基于CHEMKIN的HCCI燃燒過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展帶來的能源短缺與環(huán)境污染等問題的出現(xiàn),內燃機新的燃燒方式與新能源的研究開發(fā)已成為當今內燃機工作者新的研究課題。
　　 均質充量壓縮燃燒(HCCI)方式兼顧常規(guī)壓燃式發(fā)動機和點燃式發(fā)動機的優(yōu)點。它具有高的熱效率,燃油經(jīng)濟性好,并且在較高的空燃比時具有降低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。
　　 在均質壓燃(HCCI)內燃機中,燃燒主要由化學反應動力學控制

2、。研究這種情況下燃料燃燒的化學反應機理、燃燒特性以及影響因素對了解和控制HCCI有很顯著的意義。本文運用單區(qū)、多區(qū)無質量交換模型結合美國Reaction Design公司主持研究開發(fā)的化學反應動力學軟件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)對燃燒過程的影響;采用Andrae

3、等人發(fā)現(xiàn)的甲苯--基礎燃料的半簡化機理作為汽油參比燃料機理,分析了異辛烷、正庚烷、甲苯三者的氧化過程,利用多區(qū)無質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)值模擬結果與實驗值的對比顯示此模型和機理能基本反映汽油在真實HCCI下的燃燒情況;利用CHEMKIN多區(qū)有質量交換模型分析了缸內各區(qū)之間燃燒與質量交換的情況,并具體介紹了質量的交換與傳遞方法。最后基于CH4燃料,研究了進氣溫度、壓力、壓縮比、轉速及添加劑

4、、EGR對燃燒過程的影響。
　　 結果表明,同組分參比燃料的抗暴指數(shù)越大,著火越延遲,甲苯、二異丁烯能促進著火,在允許的范圍內,選擇適當?shù)倪M氣溫度、壓力、壓縮比、轉速、添加劑及EGR等影響因素,有利于HCCI燃燒與排放;燃料的反應機理對燃燒起到關鍵作用,合理的機理更能體現(xiàn)真實燃料的燃燒情況;與單區(qū)模型比較,多區(qū)模型沒有單區(qū)模型的陡升和急轉的缺點,能較好地反映缸內真實燃燒過程;有質量交換的多區(qū)模型把區(qū)之間的質量交換等物理現(xiàn)象考慮了