甲醇重整制氢实现氢/汽油双燃料系统的仿真分析

摘要

随着汽车保有量的增加，汽车排放污染物导致的大气污染日趋严重，尾气排放和治理技术成为汽车技术研究和保证人类社会可持续发展的重要课题。其中通过有效利用汽车排气废热是实现汽车节能，降低汽车能源消耗的一个有效途径。
　　 本文选用一种利用汽车尾气余热进行甲醇重整制氢实现氢/汽油双燃料系统的方案进行分析，通过对此方案的关键技术甲醇重整制氢技术与氢/汽油双燃料系统的燃烧特性和排放特性的数值模拟，从理论上分析了此方案的优越性。
　　 首先，通过建立微通道车载甲醇重整制氢装置的二维层流稳态多组分传输模型，应用数值分析方法考察了在固定装置中水醇比、壁面温度以及进口流速等反应条件对反应器制氢性能的影响。结果表明：为了获得良好的反应性能，水醇比存在最佳值；为了保证有高的产氢率和低的CO 生成率，反应温度和进口流速应相互协调。其次,采用FLUENT 耦合详细化学机理对汽油/氢双燃料HCCI 发动机的工作过程进行了研究，分析了纯汽油以及不同掺氢比下汽油/氢燃料的燃烧和排放特性。
　　 通过模拟纯汽油特性与文献结果对比表明：该发动机计算模型能够较好地反映发动机燃烧过程。从掺氢后的模拟结果分析可知：随着掺氢量的增加，双燃料HCCI发动机的最高温度、最高压力随之上升，燃烧速率加快，高温着火时刻提前，有利于汽油燃料着火以及燃料的完全燃烧；从排放角度上分析，随着掺氢率的增加CO、HC 排放呈下降趋势，有利于解决HCCI 燃烧HC和CO 排放高的问题，NOX排放升高了几倍，但与传统发动机比仍然很低。分析造成变化的主要原因是掺氢不仅增加了燃烧速率，增大了最高反应温度、提高了反应压力，而且提供了更多的活性因子，延长了焰后反应，促进了燃料的氧化反应。但是掺氢率并不是越大越好，掺氢率过大容易产生回火故障。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 FLUENT 基本理论及应用分析

3 车载甲醇重整制氢装置的数值模拟

4 双燃料系统缸内工作过程模拟

5 结论与展望

致 谢

参考文献

附录:作者在攻读学位期间发表的论文目录