基于CHEMKIN的HCCI燃燒過(guò)程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)的能源短缺與環(huán)境污染等問(wèn)題的出現(xiàn),內(nèi)燃機(jī)新的燃燒方式與新能源的研究開(kāi)發(fā)已成為當(dāng)今內(nèi)燃機(jī)工作者新的研究課題。
　　 均質(zhì)充量壓縮燃燒(HCCI)方式兼顧常規(guī)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。它具有高的熱效率,燃油經(jīng)濟(jì)性好,并且在較高的空燃比時(shí)具有降低PM排放的潛力,由于低的燃燒溫度,可以降低Nox的排放,它符合清潔排放的要求,有高的效率。
　　 在均質(zhì)壓燃(HCCI)內(nèi)燃機(jī)中,燃燒主要由化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制

2、。研究這種情況下燃料燃燒的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、燃燒特性以及影響因素對(duì)了解和控制HCCI有很顯著的意義。本文運(yùn)用單區(qū)、多區(qū)無(wú)質(zhì)量交換模型結(jié)合美國(guó)Reaction Design公司主持研究開(kāi)發(fā)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)軟件CHEMKIN。研究了正庚烷、異辛烷二組分汽油參比燃料(PRF),異辛烷、正庚烷、甲苯三組分汽油參比燃料(TRF)和異辛烷、正庚烷、甲苯、二異丁烯四組分汽油參比燃料(DIB),比較了三者燃燒情況及抗暴指數(shù)對(duì)燃燒過(guò)程的影響;采用Andrae

3、等人發(fā)現(xiàn)的甲苯--基礎(chǔ)燃料的半簡(jiǎn)化機(jī)理作為汽油參比燃料機(jī)理,分析了異辛烷、正庚烷、甲苯三者的氧化過(guò)程,利用多區(qū)無(wú)質(zhì)量交換模型研究了汽油參比燃料HCCI的燃燒特性,并與單區(qū)模型作了比較,數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值的對(duì)比顯示此模型和機(jī)理能基本反映汽油在真實(shí)HCCI下的燃燒情況;利用CHEMKIN多區(qū)有質(zhì)量交換模型分析了缸內(nèi)各區(qū)之間燃燒與質(zhì)量交換的情況,并具體介紹了質(zhì)量的交換與傳遞方法。最后基于CH4燃料,研究了進(jìn)氣溫度、壓力、壓縮比、轉(zhuǎn)速及添加劑

4、、EGR對(duì)燃燒過(guò)程的影響。
　　 結(jié)果表明,同組分參比燃料的抗暴指數(shù)越大,著火越延遲,甲苯、二異丁烯能促進(jìn)著火,在允許的范圍內(nèi),選擇適當(dāng)?shù)倪M(jìn)氣溫度、壓力、壓縮比、轉(zhuǎn)速、添加劑及EGR等影響因素,有利于HCCI燃燒與排放;燃料的反應(yīng)機(jī)理對(duì)燃燒起到關(guān)鍵作用,合理的機(jī)理更能體現(xiàn)真實(shí)燃料的燃燒情況;與單區(qū)模型比較,多區(qū)模型沒(méi)有單區(qū)模型的陡升和急轉(zhuǎn)的缺點(diǎn),能較好地反映缸內(nèi)真實(shí)燃燒過(guò)程;有質(zhì)量交換的多區(qū)模型把區(qū)之間的質(zhì)量交換等物理現(xiàn)象考慮了