直喷式柴油机燃用生物柴油喷雾特性的研究

摘要

由于全球经济的飞速发展，能源短缺，特别是不可再生能源，即现在使用最广泛的矿物能源，也在逐渐枯竭，这是人类发展所面临的严峻问题。柴油机是各种载运工具的主要动力，随着各种载运工具，特别是汽车等数量的增加，柴油机正成为能源消耗大户，也在成为污染物排放大户。所以，近年来对发动机“清洁代用燃料”的研究和开发，越来越受到人们的关注。而其中的生物柴油，因其无毒、可再生、可生物降解，受到人们青睐。开展生物柴油在柴油机上应用的研究，可以缓解我国对矿物柴油的依赖，也可以减少对环境造成的污染。 柴油机燃烧过程的好坏，直接决定了柴油机的动力性、经济性和排放效果，而燃油雾化的质量又是影响燃烧过程最重要的因素。所以本文主要研究了生物柴油及其调和油在直喷式柴油机上的雾化特性。 文章首先介绍了生物柴油的概况，分析了生物柴油的雾化机理。文章进一步通过模拟气缸，运用PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer)测量系统对生物柴油及其和矿物柴油不同比例调和油喷雾场的测量，得到了生物柴油和矿物柴油及其不同比例调和油在喷雾场油滴的速度矢量和油滴直径、个数。分析得出结论：在油束的核心区过后，喷孔直径对雾化影响比较大。小孔径的雾化效果好；喷油器不同的启喷压力(在常用启喷压力范围内)对生物柴油没有很大的影响；生物柴油的雾化效果不如柴油好，直观表现就是索特平均直径较大；发动机转速高，油滴的脉动速度、索特平均直径就小。 本文还运用高速摄影技术，研究了生物柴油和0＃柴油及其不同比例混合燃料的宏观喷雾特性。分析得出结论：燃油喷射的初期，燃油的喷雾锥角随着生物柴油在矿物柴油中含量的增加而增大；在喷射过程中，B100和B0的喷雾锥角相差不多；矿物柴油和生物柴油喷雾的自由贯穿距是由小到大，逐渐到稳定；随着时间的增加，生物柴油贯穿距的增长率大于矿物柴油贯穿距的增长率；燃油喷射持续期是随着生物柴油在燃油中所占百分比增加而延长的，生物柴油所占百分比超过50％时，燃油喷射持续期则明显增大。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1能源

1.1.1资源

1.1.2能源

1.1.3生物质能概述

1.2生物柴油

1.2.1生物柴油的理化特性

1.2.2国内外生物柴油发展概况

1.3本文研究内容

第二章直喷式柴油机燃用生物柴油雾化机理研究

2.1国内外燃油喷射雾化过程研究概况

2.2燃油喷射破裂机理

2.2.1燃油喷雾场的几何结构和物理特性

2.2.2燃油雾化机理的研究

2.3本章小结

第三章运用PDPA进行生物柴油喷雾测量

3.1运用PDPA进行生物柴油喷雾测量的基本原理

3.1.1 PDPA系统的测量原理

3.1.2 PDPA系统的光学结构及光学模型的一般介绍

3.1.3 PDPA系统参数、技术指标及光学参数设置

3.2运用PDPA进行生物柴油喷雾测量的试验装置及方案

3.2.1试验装置

3.2.2试验方案

3.3运用PDPA进行生物柴油喷雾测量的结果

3.3.1测量点的确定

3.3.2生物柴油(B100)喷雾测量的结果

3.3.3 B0-B80喷雾测量的结果

3.4运用PDPA进行喷雾测量结果分析

3.4.1喷孔尺寸对喷雾过程的影响

3.4.2喷射压力对喷雾过程的影响

3.4.3不同燃油对喷雾过程的影响

3.4.4不同转速对喷雾过程的影响

3.5本章小结

第四章运用高速摄影技术进行生物柴油喷雾测量

4.1高速摄影系统

4.2实验装置及方案

4.2.1实验装置

4.2.2实验方案

4.3摄影结果分析

4.3.1摄影结果

4.3.2结果分析

4.4本章小结

第五章总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文等