柴油機(jī)燃用二甲醚的燃燒數(shù)值模擬.pdf

1、二甲醚(DME)是一種新型的、清潔的柴油機(jī)替代燃料。目前，二甲醚在柴油機(jī)上進(jìn)行推廣應(yīng)用還處于研究階段，研究二甲醚的燃燒性能，對(duì)于開發(fā)和優(yōu)化二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)具有指導(dǎo)意義。本文在直噴式柴油機(jī)準(zhǔn)維燃燒模型以及二甲醚試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，建立了二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)維燃燒模型。該模型基于油滴蒸發(fā)燃燒理論，按照燃油噴出時(shí)刻進(jìn)行分區(qū)，包括燃油噴霧、卷吸、蒸發(fā)、傳熱、著火燃燒等子模型。模型考慮到二甲醚在缸內(nèi)瞬時(shí)蒸發(fā)的特性，模型假定無(wú)油束碰壁問(wèn)題，考慮了燃油液滴的直徑

2、分布，采用了更接近實(shí)際噴油過(guò)程的正弦噴油規(guī)律；小區(qū)著火燃燒采用滯燃期燃燒模型進(jìn)行判斷，燃油燃燒按照當(dāng)量空然比燃燒，各小區(qū)之間燃燒過(guò)程中互不影響。整個(gè)燃燒模型分為壓縮、燃燒、膨脹三個(gè)階段進(jìn)行計(jì)算，采用VB編寫計(jì)算程序。模型的驗(yàn)證采用計(jì)算模擬出的發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)壓力曲線與實(shí)際測(cè)得的缸內(nèi)壓力曲線相比較。大多數(shù)工況下模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較吻合，從圖形的變化趨勢(shì)來(lái)看，二者變化趨勢(shì)比較相符的，證明了本文建立的二甲醚準(zhǔn)維燃燒的模型實(shí)用性。 評(píng)判

3、發(fā)動(dòng)機(jī)總體運(yùn)轉(zhuǎn)性能的優(yōu)劣，主要是從燃燒熱效率、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲和運(yùn)轉(zhuǎn)粗暴性、有害排放物水平等方面入手。一般來(lái)說(shuō)熱效率和后兩者是相斥的，因此需要綜合考慮各方面的因素，在可行的前提下逐步調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)性能。本文通過(guò)模擬計(jì)算分析，研究了改變發(fā)動(dòng)機(jī)噴油系統(tǒng)參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃用二甲醚性能的影響，主要的參數(shù)包括：噴油提前角、噴油持續(xù)期和噴孔總流通截面積。研究表明，在綜合考慮發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性及排放性能的前提下，適當(dāng)?shù)奶崆皣娪蜁r(shí)間，縮短噴油持續(xù)

4、期、增大噴孔總流通截面積可以顯著提高二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。該研究為二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)的性能優(yōu)化提供了方向性的意見(jiàn)。 最后，本文還分析了柴油機(jī)主要有害排放物碳煙和氮氧化合物(NOx)的生成機(jī)理以及控制措施，并結(jié)合二甲醚的物化特性和二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)模擬計(jì)算結(jié)果，分析了二甲醚零碳煙排放和低氮氧化合物排放的原因。實(shí)現(xiàn)零碳煙排放的主要原因是：二甲醚分子含氧量較高，燃燒過(guò)程不會(huì)生成高分子化合物；二甲醚進(jìn)入氣缸后能與空氣能夠形成高質(zhì)量的可燃混合氣。二甲醚