氫氣-柴油發(fā)動機燃油霧化、燃燒以及排放的研究.pdf

1、當(dāng)今社會，機動車引起的能源和環(huán)境問題日益突出，石油資源日益減少，傳統(tǒng)的汽油機和柴油機都很難同時降低氮氧化物和碳煙的排放。為了改善能源結(jié)構(gòu)，降低發(fā)動機的排放，國內(nèi)外的許多研究機構(gòu)都致力于改善燃燒方式及雙燃料的研究。其中，氫氣是一種比較理想的清潔能源，研究把氫氣作為柴油機的燃料具有重大意義。 本文采用數(shù)值模擬計算的研究方法，對氫氣/柴油發(fā)動機燃油霧化、燃燒和排放特性進(jìn)行了研究，并通過模擬分析結(jié)果解釋了實驗中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象。論文首先針

2、對氫氣/柴油發(fā)動機的特點，應(yīng)用KIVA-3V程序選取和建立了氫氣/柴油發(fā)動機燃油霧化、燃燒及排放模擬模型；在此基礎(chǔ)上研究了在循環(huán)噴油量固定時，不同氫氣體積分?jǐn)?shù)下的柴油霧化效果，包括霧化過程中缸內(nèi)狀態(tài)、柴油液滴數(shù)目和粒子運動軌跡、柴油蒸氣質(zhì)量及其分布等；應(yīng)用等熱值氫氣替代柴油的方法，通過缸內(nèi)溫度、氧氣濃度、氫氣濃度的分析，對缸內(nèi)柴油和氫氣的著火和燃燒以及柴油機加入氫氣后的排放變化進(jìn)行了研究；將部分模擬結(jié)果與國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)中一些相關(guān)的實驗結(jié)

3、果進(jìn)行了對比，并解釋了一些實驗現(xiàn)象。 通過模擬研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)循環(huán)噴油量不變時，在柴油霧化過程中，隨著氫氣體積分?jǐn)?shù)的增大，缸內(nèi)溫度分布趨于均勻，溫度梯度減小，平均壓強增大，平均密度降低，平均湍動能增大，缸內(nèi)柴油液滴數(shù)目在整個霧化過程中減少，液滴運動距離增加，總的柴油蒸氣質(zhì)量增加、分布范圍擴大、濃度梯度減小。著火燃燒后，缸內(nèi)總體的氫氣體積分?jǐn)?shù)是否達(dá)到其燃燒極限對燃燒過程有著重要的影響；隨著等熱值氫氣替代率的增大，低溫化學(xué)反應(yīng)程度加強，