基于碳烟粒径分布预测的柴油燃烧机理构建与氧含量影响研究

摘要

为预测柴油机碳烟排放的粒径分布,选用90%摩尔分数的正庚烷和10%摩尔分数的甲苯作为柴油替代物,分别构建气相动力学机理和表面动力学机理,并将二者耦合,构建成柴油替代物机理(简称HTS机理),将HTS机理结合矩量法数值模型进行了机理验证,并通过改变进气发动机进气氧的体积分数,进一步研究了氧浓度对碳烟粒径分布的影响。研究结果表明,在滞燃期、层流火焰速度、预混火焰关键组分、预混火焰碳烟粒径分布、柴油机缸压与放热率以及柴油机排放物生成等方面,应用HTS机理计算的模拟值与试验值基本一致。使用HTS机理研究氧浓度对碳烟粒径分布的影响表明:随着氧浓度的增加,碳烟颗粒平均数密度降低、数密度峰值减小、数密度峰值对应的颗粒物直径增大;且小粒径(直径0~50 nm)碳烟的数密度随之降低。