DME-PRF混合燃料化学动力学简化机理

使用二甲醚燃料微引燃汽油混合燃烧过程可以改善汽油高稀释燃烧的可控性,并进一步改进其热效率.为了从机理上研究微引燃混合燃烧过程,构建了一个可以兼顾不同DME-PRF掺混比例的化学反应动力学简化模型.通过层级扩展的方式,从CO/H2内核基团的反应开始,在此基础上逐步加入C1~C3过渡反应机理模块,以及C4~C7/C8的PRF子机理和DME子机理模块.最终得到一个包含79种组分267个基元反应的多组分替代燃料简化机理.激波管实验验证结果表明,该机理可以较准确地预测不同温度、压力、当量比下单一燃料和混合燃料的着火延迟;发动机实验证明,该机理对于着火相位和放热率有着不错的预测效果.

废气再循环和发动机运转参数对不同辛烷值燃料HCCI燃烧的影响

考察了废气再循环(EGR)、进气温度、冷却水出水温度和转速等发动机运转参数对HCCI发动机燃烧特征和排放特性的影响。实验结果表明:随EGR率提高,各种燃料的两阶段着火时刻推迟,燃烧持续期延长;高十六烷值燃料可以容许较高的EGR率,RON75最高仅可以采用45%的EGR;EGR对高十六烷值燃料的CO和UHC影响不大,对高辛烷值燃料的CO影响明显,并随EGR率增加CO排放升高。在其它运转参数中,进气温度对HCCI燃烧影响最为显著,随进气温度提高、冷却水温度升高,HCCI燃烧的着火时刻提前、燃烧持续期缩短,高辛烷值燃料的UHC和CO显著降低。转速升高,着火延迟,燃烧持续期延长。此外,研究发现,高辛烷值燃料对HCCI发动机的运转参数更为敏感。

基础燃料辛烷值对HCCI燃烧稳定性和循环变动的影响

研究了燃料辛烷值对均质充量压缩着火(HCCI)燃烧稳定性和循环变动的影响.在单缸HCCI发动机上,通过进气管喷射燃料形成均匀混合气,记录了正庚烷、PRF20、PRF40、PRF50、PRF60燃料在相同循环油量下100个循环的示功图,据此对主要燃烧参数和性能参数的循环变动进行了分析.研究表明,随着燃料辛烷值增加,各种燃烧参数和性能参数的循环变动系数增加,特别是当辛烷值达到40以后,循环变动显著增加.对某一种燃料而言,低温着火时刻和高温着火时刻的循环变动系数较小;燃烧过程后期参数(如最大放热率、最大压力升高率)的循环变动系数要大得多;而反映发动机性能的宏观参数(如最大气缸压力和平均指示压力)的循环变动的数量级介于两类燃烧参数之间.

用加速量热仪研究参比燃料的低温氧化特性(Ⅰ)

分析了两种参比燃料正庚烷和异辛烷氧化过程的化学动力学机理.在初始压力约1.5MPa和当量比为0.52左右的条件下,采用加速量热仪对两种基本参比燃料及其均匀燃/空混合物在450～650K之间的氧化特点进行了考察.实验结果表明两种参比燃料在450K时就有放热发生,并且随着自放热的发生正庚烷的压力逐渐升高,而异辛烷的压力在整个放热过程中基本保持不变,但当放热结束时却突然升高;正庚烷和异辛烷分别在598.5K和594.8K结束自放热,进入负温度系数区.

掺氢对高辛烷值燃料燃烧过程的影响

通过耦合纯H2和高辛烷值标准基础燃料(primary reference fuel,PRF)燃烧机理,在CHEMKIN的Premix子程序上建立并验证了PRF-H2混合燃料预混层流火焰燃烧模型,并在该模型上就理论当量比条件下,掺氢对高辛烷值燃烧过程的影响进行了计算研究.试验结果表明:H2能加快PRF-H2混合燃料火焰的传播,促进PRF-H2混合燃料中正庚烷和异辛烷的分解;此外,掺入H2还能增大火焰中H、O和OH自由基的摩尔分数,H自由基摩尔分数的最大值由纯PRF混合燃料火焰时的4×10-3增大到了掺氢能量分数为60%时的13×10-3.

用加速量热仪研究参比燃料的低温氧化特性(Ⅱ)

基于用加速量热仪(ARC)对参比燃料与空气的混合物在低温条件下的氧化特性的实验结果,对ARC实验结果进行了热力学和化学动力学分析.根据能量平衡方程,推导出在较小的样品质量下,考虑到密闭容器中各种基本反应物质的比热容随温度变化时,热惰性因子的准确表达式,算出参比燃料在反应过程中的实际自放热率,并根据化学动力学分析求出正庚烷和异辛烷低温氧化动力学参数.对正庚烷和异辛烷的自放热率分析发现,它们都出现双峰现象,并分别在 589. 4K和 585. 7K时有最大放热率,随后在 598. 5K和 594. 8K结束自放热.

一种基于HCCI模式的参比油简化机制及其验证

引入数值模拟精度的定义，采用两组分参比油模拟了HCCI发动机点火过程，对Youngchul Ra和RoED．Reitz提出的正庚烷与异辛烷氧化过程进行敏感性分析及优化处理，对H．J．Curran的详细反应机理进行数值验证，在验证范围（初始温度530～600K，当量比0．3～0．8，压缩比12．5～28）的大部分区域内，优化后简化模型的数值模拟结果满足一级精度。利用HCCI发动机的三维CFD耦合化学动力学模型，模拟缸内燃烧流动过程，得到缸内压力及中间产物和燃烧相位的关系，计算结果与试验结果吻合较好。