一种含碳烟生成的柴油表征燃料化学反应简化机理

通过简化Chalmers技术大学的正庚烷-甲苯机理得到了一个包含碳烟生成反应的柴油表征燃料化学反应简化机理(简称TH机理)。TH机理预测的正庚烷和甲苯着火时刻同Chalmers机理和激波管试验数据吻合良好,且预测的碳烟生成量基本一致。在TH机理中建立新的柴油表征物质单步分解反应,保证正庚烷与甲苯物质的量比为7∶3的同时提高分解速率以使着火时刻提前,调整碳烟氧化反应常数以降低碳烟氧化速率。使用KIVA-3V2代码耦合调整后的TH机理,模拟得到的Sandia可视化发动机和一台高压共轨多段喷射欧Ⅳ柴油机在不同工况下的着火时刻、缸压、放热率曲线和碳烟排放量,均与试验结果吻合良好。

基于解耦法构建柴油表征燃料的骨架机理

本文构建了一个包含正癸烷、异辛烷、甲苯和甲基环己烷的柴油表征燃料模型。基于解耦法构建了一个包含70种组分和193个反应的柴油表征燃料的骨架机理。在解耦法中,骨架机理被分为两部分:一部分是极其简化的C_2-C_n机理,用于预测燃料的滞燃期和消耗;另一部分为详细的H_2/CO/C_1机理,用于预测火焰速度和熄火极限,以及碳氢和一氧化碳的排放。通过与激波管中的滞燃期、搅拌反应器(JSR)中的组分浓度、层流火焰速度以及预混压燃(PCCI)发动机中的燃烧和排放的实验数据对比,发现机理较好地预测了柴油的着火、燃烧和排放特性。

高浓度CO_(2)对70%正庚烷+30%甲苯着火延迟的影响

为了研究柴油在O_(2)/CO_(2)环境下的着火延迟时间,建立了以70%正庚烷+30%甲苯作为柴油表征燃料的着火延迟时间模型。该模型考虑了高浓度CO_(2)对着火的阻燃作用,得到了着火延迟时间函数,包括温度、环境密度以及O_(2)、CO_(2)气体浓度。结合正庚烷/甲苯机理的仿真计算和定容燃烧弹可视化试验,对不同CO_(2)体积分数下的着火延迟时间和影响着火发生的重要基元反应进行深入研究。结果表明:本文模型能够预测柴油在O_(2)/CO_(2)环境下的着火延迟时间,且在50%CO_(2)环境下计算和实验的平均误差值为5.71%;CO_(2)的热效应对着火延迟时间的影响起主导作用,同时当CO_(2)体积分数大于60%时,CO_(2)的第三体碰撞效应对着火发生的促进作用显著增强。