燃乙醇汽油车排气管内部单相流场的计算机模拟研究

【摘要】：近年来,乙醇汽油在我国的推广使用已经取得了较好的成效,它不仅缓解了石油资源危机,并且有效地改善了汽车尾气的排污情况。然而,针对我国北方寒冷地区,乙醇汽油的投入使用却带来了一些新的问题。在冬季由于寒冷的低温环境造成乙醇汽油的燃烧状况较差,以及乙醇汽油的亲水特性,使得汽车尾气中的含水量与过去相比增加了许多,这些水分随着汽车不断行驶过程中燃料的消耗而积累,最终通过排气尾管末端滴至路面,遇低温结冰,形成一层薄冰覆盖在路面上,严重影响着这些地区的交通状况。为了解决乙醇汽油车排气管滴水问题,需要了解水蒸气液化的位置,即排气管内部温度在100℃左右的区域,找出水分回收节点,进而为设计能够回收汽车尾气中水分的新型排气管提供理论依据,解决燃乙醇汽油车冬季滴水问题,阻止其对交通环境造成的影响。 本论文的主要研究内容是燃乙醇汽油车在低温气候下以怠速、低速、中速以及高速工况行驶时,排气管内部温度的变化以及分布状况。论文首先介绍了国内外针对乙醇汽油的使用情况,乙醇汽油的发展现状与趋势,以及一些针对汽车排气管进行研究的相关文献。然后选取黑龙江省哈尔滨市作为试验地点,于冬季(2008年1月30日、31日、2月1日,气温-10℃左右)和春季(2008年4月29日、30日,气温22℃左右)分别进行了两次试验,测量了燃乙醇汽油车在怠速、低速、中速以及高速工况下排气管内部温度分布情况以及排气管末端滴水状况。介绍了数值模拟的基础理论,对CFD软件FLUENT的使用进行了简单介绍,在试验数据基础上,通过运用计算流体力学建立数学模型,应用FLUENT软件模拟计算冬季各工况下排气管内部温度分布情况,并参照排气管温度测定试验对数值模拟进行试验验证。