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《天津大学》 2008年
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柴油机燃烧过程中多环芳香烃生成机理的多维数值研究

陈生齐  
【摘要】: 随着柴油机排放法规限值日趋严格及柴油机技术的不断进步,研究碳烟的生成机理,控制碳烟颗粒排放显得尤为重要。多环芳香烃(PAHs)被认为是碳烟形成的前驱物,其形成与生长过程引起了人们很大关注。本文在前期工作的基础上研究并完善了正庚烷简化动力学模型,应用多维流体力学模型与简化动力学模型耦合计算,研究了柴油机缸内燃烧过程及PAHs的生成机理。 通过对PAHs的形成和生长机理进行研究,发现PAHs主要遵循“脱氢加乙炔(HACA)”的机理的生长。将PAHs前驱体C2H2、C3H3的生成反应作为连接反应,把PAHs的生长反应机理添加到修正后的Patel简化模型中构建了包含PAHs的正庚烷化学动力学简化模型,该模型能较好地描述柴油机缸内燃烧条件下PAHs的生成过程。 采用敏感性分析法对得到的包含PAHs生成机理的正庚烷简化模型进行分析,得出对系统温度和着火时刻影响较大的几个关键反应,并对模型的化学动力学参数进行优化调整,使之能更好预测正庚烷燃料着火和燃烧过程。利用优化后的简化模型进行模拟计算,对发动机着火时刻、负温度系数区、缸内温度和压力、重要反应物质的模拟结果与详细动力学模型的计算结果基本一致。 建立柴油机三维CFD模型,并耦合包含PAHs生成机理的化学动力学模型对柴油机缸内的燃烧及PAHs生成进行了多维模拟,得到结果与实验结果比对,验证了该计算模型的可靠性。对不同初始边界条件的研究表明:涡流比对缸内速度场影响较大;一定的涡流比能强化喷到燃烧室壁上燃油的蒸发;高涡流比时,燃油被局限于活塞凹坑内,火焰无法向燃烧室外沿发展,实际空气利用率降低;缸内PAHs随涡流比增大而相应减少。在增压情况下,缸内氧含量大,燃油燃烧更加完全,PAHs生成减少。低进气温度时,缸内燃烧滞燃期延长,PAHs生成减缓现象明显。由于喷油持续期延长,低喷油压力使PAHs在生成后期生成速度加快。随着EGR增加,燃油着火滞燃期延长,缸内爆发压力与温度相应降低。PAHs生成减缓时期随EGR增加而缩短,与所研究的其它边界条件相比较,EGR对PAHs的最终排放影响较大。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TK421

【引证文献】
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2 朱广艳;PTV用于柴油机燃烧过程中气/颗粒相多环芳香烃分布研究[D];天津大学;2010年
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【参考文献】
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【共引文献】
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9 董素荣;现代柴油机全气缸取样系统开发及缸内微粒理化特性研究[D];天津大学;2007年
10 莫春兰;基于化学反应动力学的DME发动机燃烧与排放特性研究[D];华中科技大学;2007年
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2 张波;缸内流场结构对天然气发动机性能影响的模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 李琦;某16V型柴油机相继增压性能分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 田文凯;多功能燃烧弹的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 尹佳;柴油/天然气双燃料发动机性能模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 刘劲松;基于CFD的柴油机喷雾过程模拟计算研究[D];浙江大学;2010年
7 孙旭阳;柴油机燃烧火焰浮起长度的研究[D];河南科技大学;2010年
8 王明远;喷油器参数对柴油机燃烧特性影响的数值模拟研究[D];河南科技大学;2010年
9 陈乃转;不同喷孔方案对直喷式柴油机缸内燃烧及排放影响的数值模拟[D];天津大学;2010年
10 申孟芹;基于可变气门机构的HCCI汽油机缸内流场和物质分布特性的仿真研究[D];天津大学;2010年
【同被引文献】
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2 郝剑虹;高海洋;张富兴;;煤制油技术在我国的发展现状[J];北京汽车;2010年02期
3 刘维立,朱先磊,卢妍妍;大气中多环芳烃的来源及采样方式的研究[J];城市环境与城市生态;1999年05期
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10 Neil Cullum,Pete Stone;采用大气压电喷雾(API-ESI)质谱和液体样品直接大体积进样技术检测饮用水和地下水中的苯基脲类和三嗪类除草剂[J];环境化学;2005年02期
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4 李玉阳;芳烃燃料低压预混火焰的实验和动力学模型研究[D];中国科学技术大学;2010年
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5 张文美;现代柴油机燃烧过程中微粒及多环芳香烃变化规律的研究[D];天津大学;2007年
6 宋景景;柴油机燃烧过程中多环芳香烃生成机理的研究[D];天津大学;2007年
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【二级引证文献】
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1 刘立东;宋崇林;吕刚;张华伟;宋金瓯;;燃用F-T柴油颗粒相多环芳香烃的排放特性[J];燃烧科学与技术;2011年03期
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1 何浩然;不同燃料在柴油机燃烧过程中多环芳香烃演化的实验研究[D];天津大学;2012年
【二级参考文献】
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