收藏本站
收藏 | 论文排版

汽油燃料替代混合物低温燃烧机理数值模拟与试验研究

王怡峰  
【摘要】:本文以简化动力学模型耦合三维CFD(FIRE)数值模拟为主要手段,通过结合试验研究,对汽油燃料缸内直喷PPC燃烧模式的燃烧机理进行了研究,详细分析了汽油替代燃料组分的氧化过程以及有害排放物生成的详细细节。 本文首先使用不同汽油替代混合物包括PRF87、PRF93、TRF25和TRF+二异丁烯,与真实的汽油进行了对比试验研究,其进气氧浓度从0%变化到发动机失火,并详细对比了汽油及四种替代燃料在不同负荷和EGR率下的着火滞燃期、主燃烧相位以及主要排放物。结果表明,PRF87和PRF93的燃烧和排放特性都不能与真实汽油相匹配,在中等负荷时,TRF25的特性与汽油燃料匹配得较好;但在小负荷下工况并不吻合。TRF/二异丁烯的燃烧和排放特性能与汽油较好地吻合,可以在汽油PPC燃烧模式下作为汽油替代燃料来使用。 我们进一步以TRF+二异丁烯为对象,构建了该替代燃料混合物的半详细反应动力学模型。该模型以正庚烷和异辛烷的骨干机理为蓝本,并添加进了甲苯和二异丁烯的详细反应机理。我们还借助了量子化学模拟的手段对甲苯和二异丁烯的某些重要反应进行了计算,更新和完善了部分的反应速率参数。另外机理中系统地考虑了燃料组分间的交叉反应。最终获得了一个由473种物质,1267个反应组成的半详细动力学机理,并将该机理和激波管、层流燃烧火焰和HCCI发动机的实验结果进行了验证,总体上取得了比较满意的校正结果。 我们又开发了一种集合了多种常用简化方法的动态的机理简化策略,并利用该策略将构建的TRF+二异丁烯半详细机理简化成了由92种组分和309个反应构成的简化机理,并将该机理的预测性能与原半详细机理以及激波管、层流燃烧火焰和HCCI发动机的实验的结果进行了对比,结果表明:该简化机理不仅在一个较为宽广的温度、压力和当量比范围很好地预测了燃料的自燃着火和熄火性能并且也很好地预测了Fuel-b在不同温度下层流燃烧速度随当量比的变化趋势的实验结果。 最后,本文将该简化机理与三维CFD流体力学代码相耦合,并以EGR率为20%的试验工况为例,对汽油缸内直喷PPC燃烧过程以及有害排放物的生成过程进行了数值模拟研究,结果表明:在正庚烷的氧化过程中出现了OC7H13O2H相对于C7H15-1、C7H15OO和C7H14OOH在反应时序上的滞后,这是由于出现了“负温度系数”现象的干扰,即第一次加氧产物的裂解和二次加氧过程之间的竞争关系。甲苯首先发生脱氢反应形成苄基,由于苄基的反应活性低且脱氢过程消耗了很多自由基,导致整个反应系统的氧化变慢。二异丁烯主要则是通过脱氢反应首先生成JC8H15-a,而后进一步分解为iC4H7和iC4H8。另外仅有20%的二异丁烯会通过Waddington机理被消耗,与传统均质低温氧化过程有所不同。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;光谱纯异辛烷试剂试制成功[J];石油炼制与化工;1983年01期
2 费秋英;;异辛烷的回收利用[J];啤酒科技;2005年06期
3 侯桂萍;于广欣;安文珍;刘爱娥;;异辛烷的开发[J];炼油与化工;2006年01期
4 孟中岳;季明;;载Ni超稳Y型沸石的XPS研究[J];化学学报;1984年12期
5 张孝豪;;异辛烷的净化和紫外消光系数测定的改进[J];石油炼制与化工;1988年03期
6 张娇静;宋华;李雪源;;噻吩/异辛烷模拟汽油体系气液平衡实验[J];化工进展;2011年05期
7 郑东;钟北京;;异辛烷/正庚烷/乙醇三组分燃料着火的化学动力学模型[J];物理化学学报;2012年09期
8 周鸿刚;姚建新;钱梅;;气相色谱法测定工业异辛烷的组成[J];兰州石化职业技术学院学报;2012年01期
9 胡栋,孙珠妹,邓向东;燃料高速燃烧动态温度的测量[J];燃料化学学报;1993年02期
10 雷钊华,周瑞令,韩允雨;液晶叶绿素铂电极的光感电位[J];物理化学学报;1988年05期
11 钱伯章;MTBE装置改造的前景[J];炼油设计;2000年06期
12 薛青松;高立达;陈金春;路勇;何鸣元;;异辛烷蒸汽重整制氢的研究——Ⅰ.抗硫中毒的Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂的制备及其反应性能[J];石油化工;2008年01期
13 张菲菲;郑海飞;;常温及常压至1.2GPa条件下异辛烷的拉曼光谱研究[J];光谱学与光谱分析;2012年03期
14 钱伯章;MTBE装置可改产异辛烷[J];炼油技术与工程;2003年01期
15 曾文;宋崇林;;异辛烷HCCI燃烧下多环芳烃形成的多维数值研究[J];石油化工高等学校学报;2009年04期
16 曾文;解茂昭;马洪安;;异辛烷HCCI燃烧下多环芳烃数值模拟[J];深圳大学学报(理工版);2010年03期
17 丰洋;MTBE装置可改产异辛烷[J];石油炼制与化工;2003年02期
18 Crane F L;Lester R L;陈祥娥;金艳;;辅酶Q_(10) (泛醌50)[J];食品与药品;2013年06期
19 王亚;高立达;薛青松;路勇;;Pt/CeO_2催化分子氧氧化脱除异辛烷中有机硫化物的研究[J];工业催化;2009年02期
20 王更新;由C_4生产异辛烷替代MTBE[J];炼油设计;2000年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 李伟杰;高静;;AOT-异辛烷反胶团体系中Candida Rugosa Lipase脂肪酶活性的研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王怡峰;汽油燃料替代混合物低温燃烧机理数值模拟与试验研究[D];天津大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 吕成成;氯代异辛烷—异辛醇分离技术研究与开发[D];天津大学;2013年
2 于红涛;利用快速压缩机对异辛烷HCCI燃烧特性的研究[D];吉林大学;2007年
3 刘士钰;碳氢化合物火焰燃烧特性的研究[D];天津大学;2009年
4 郝伟华;超临界状态下异辛烷和RP-3的催化裂解和积炭研究[D];天津大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 记者 施浩 赵旭;海越股份:即将爆发的清洁汽油新龙头[N];上海证券报;2014年
2 证券时报记者 李小平 张霞;海越股份百亿化工项目如期推进[N];证券时报;2013年
3 ;丁烯市场格局将变[N];国际商报;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978