二甲醚發(fā)動機非常規(guī)排放物的測試與數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著能源和環(huán)境問題的日益嚴峻，汽車代用燃料和新型發(fā)動機的研究越來越受到重視。含氧清潔燃料二甲醚以其廣泛的來源、優(yōu)越的燃燒經(jīng)濟性和排放性能，被認為是解決中國能源安全與環(huán)境保護的重要石油替代燃料。
　　 本文在廣泛研讀國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，首先對二甲醚發(fā)動機的研究歷史和現(xiàn)狀、存在的問題及發(fā)展的趨勢進行了綜述。以195直噴式柴油機作為原型機，建立了二甲醚直噴和進氣道噴射的試驗專用臺架。通過改變供油提前角、噴油器啟噴壓力、噴嘴伸出缸蓋

2、底面長度、噴孔直徑，缸內(nèi)壓縮比、活塞縫隙容積以及進氣溫度等發(fā)動機結(jié)構(gòu)和運行參數(shù)，測量了不同轉(zhuǎn)速和負荷條件下二甲醚發(fā)動機的燃燒性能和排放，并利用氣相色譜分析和傅立葉紅外光譜分析技術(shù)對非常規(guī)排放物甲醛、甲酸和甲酸甲酯的排放量進行了重點測量分析。
　　 本研究在實機測試的基礎(chǔ)上，開展了二甲醚發(fā)動機非常規(guī)排放物的數(shù)值模擬研究。針對多維數(shù)值模擬目前仍受限于計算機運算能力的實際情況，通過對DME燃燒化學(xué)反應(yīng)機理的深入研究，建立了一個包含33

3、種組分、76步基元反應(yīng)的簡化反應(yīng)動力學(xué)模型。計算結(jié)果表明，該模型能夠在較寬的運行范圍內(nèi)有效模擬HCCI發(fā)動機的工作過程，較好地預(yù)測甲醛、甲酸和甲酸甲酯等重要產(chǎn)物的變化歷程。利用計算流體力學(xué)軟件建立了試驗發(fā)動機的二維軸對稱計算模型，并將其與本文提出的簡化化學(xué)動力學(xué)模型相耦合，通過改變?nèi)伎债斄勘?、進氣溫度、壓縮比和活塞縫隙容積等參數(shù)，對二甲醚HCCI發(fā)動機的燃燒和排放過程進行了模擬計算，驗證和分析了上述參數(shù)對二甲醚HCCI發(fā)動機燃燒性能的影