生物制气—柴油双燃料发动机的燃烧及NO排放模拟计算

摘要

生物制气是一种清洁的发动机替代燃料，是解决能源短缺的重要途径之一。生物制气在我国具有一定的使用规模和发展水平，在发动机上具有广阔的应用空间。生物制气—柴油双燃料发动机由ZH1115直喷式柴油机改装而成，生物制气在进气冲程中与空气一起经进气管进入气缸，在压缩冲程末期由喷入的柴油引燃。 本文在广安博之的油滴蒸发准维燃烧模型的基础上，结合生成NOx的详细化学动力学机理，建立了生物制气—柴油双燃料发动机的NOx生成模型，模拟计算结果与试验结果吻合较好。 应用模型分析了转速、负荷及供油提前角等对生物制气—柴油双燃料发动机NOx排放的影响情况。模拟结果和试验结果都表明，生物制气—柴油双燃料发动机NOx排放比柴油机低30％～80％。生物制气—柴油双燃料发动机在转速不变负荷增加时，燃烧始点相对提前，滞燃期缩短，最大放热率及温度提高，NOx排放增加。低速大负荷时，生物制气—柴油双燃料发动机充气效率变大，可燃气体在高温下停留时间增加，因此转速降低时虽然最高燃烧温度降低，但此时NOx排放浓度增加。减小供油提前角可以减少预混燃烧所占的比例，降低最大燃烧压力，从而可以降低生物制气—柴油双燃料发动机的NOx排放。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.2双燃料发动机燃烧模型的发展和现状

1.3课题的意义及主要内容

第2章生物质能

2.1生物质能简介

2.2生物质能的种类及特点

2.3生物质能的转化利用

2.4国外生物质能的开发利用状况

2.5国内生物质能的开发利用状况

2.6开发利用生物质能的意义

2.7开发生物质能的前景

第3章氮氧化物生成模型详述

3.1模型概述

3.2引燃柴油的油滴蒸发模型

3.2.1滞燃期内的蒸发计算

3.2.2燃油燃烧以后的蒸发计算

3.3引燃柴油蒸发量的计算

3.4引燃柴油喷雾混合模型

3.4.1喷油规律计算

3.4.2引燃柴油能量占总能量的比例系数Rd的计算

3.4.3喷注轨迹的计算

3.4.4均质混合气卷吸量计算

3.5传热过程子模型

3.6燃烧放热子模型

3.6.1着火滞燃期的计算

3.6.2燃烧放热率计算

3.6.3小区温度的计算

3.7燃烧产物的化学平衡计算子模型

3.8生成NOx的化学反应动力学机理子模型

3.8.1热NO(Zeldovich NO)的生成机理

3.8.2瞬发NO(Fenimore-NO)的生成机理

3.8.3 NOx的生成机理

第4章生物制气—柴油双燃料发动机动力性及NOx排放试验与模拟计算的对比分析

4.1生物制气—柴油双燃料发动机及测量分析装置简介

4.2下吸式气化炉装置简介

4.3生物制气—柴油双燃料发动机动力性分析

4.3.1气体燃料各参数的计算

4.3.2双燃料发动机动力性变化计算

4.3.3生物制气—柴油双燃料发动机动力性分析

4.4预测的气缸压力及NOx排放与试验测量值的对比分析

第5章全文总结与工作展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文