氨/氢/柴油三燃料燃烧机理构建及研究

使用Chemkin软件中的Reaction Workbench模块,构建了由70种物种和392步基元反应组成的氨/氢/柴油(ammonia/hydrogen/diesel, AHD)三燃料燃烧机理。利用Chemkin软件对AHD机理进行化学动力学验证,同时通过将AHD机理与计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)模型耦合的方法,对发动机不同燃料燃烧模式下的燃烧过程和排放进行对比验证。结果表明,AHD机理对氨、氢、柴油的点火延迟时间、层流火焰传播速度、射流搅拌反应器(jet stirred reactor, JSR)氧化关键组分浓度变化的预测值与试验结果吻合较好,平均误差均在一个数量级内;通过CFD模型与AHD机理耦合,在纯柴油、氨/柴油、氨/氢/柴油三种燃烧模式下,发动机缸内压力和放热率的模拟值与试验结果的变化趋势一致,最大误差均在10%以内。在标定工况(1 800 r/min)下,随着氢能比增大,点火延迟期缩短,燃烧速率加快,CO和碳氢化合物排放逐渐下降,NOx排放呈上升趋势。