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时间:2019-03-02
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1、生物柴油燃烧三维数值模拟研究摘要生物柴油是清洁、安全的可再生燃料,是柴油的理想替代燃料。然而生物柴油的燃烧和排放性能与柴油有所不同,需要进一步研究,以获得生物柴油推广所需的技术。本文应用CFD软件AVLFIRE耦合化学动力学软件CHEMKIN,按照桑迪亚光学研究柴油机(SCOI通)的几何参数及运行工况参数进行建模,将JessicaL.Brakora等人提出的ERC-bio机理和Golovitchev提出的碳烟生成机理结合起来作为生物柴油的燃烧机理,进行模拟研究,模拟所得的缸内压力和NOx排放与试验结果吻合较好。应用上述模型,研究了生物柴油缸内燃烧和排放的特性以及边界参
2、数对燃烧排放特性的影响;针对生物柴油NO。排放高的问题,研究了EGR途径、预喷射途径和富氮燃烧途径降低NO。排放的效果,主要结论如下:生物柴油中掺混柴油进行燃烧,随着柴油比例的增加,着火时刻逐步提前,缸内压力逐步增大,CO、NO。和Soot生成量增加。当量比为O.17时,N02排放量不容忽视,可占NO,排放量的三分之一以上。当量比小于O.52时,NO排放主要受高温影响,并随着当量比增大快速上升;当量比大于O.52后,NO排放主要受到氧浓度的影响,小幅下降;因此,降低NO。排放关键在于控制燃烧温度。EGR降低NO。排放效果十分明显,EGR率从O增大到55%时,NO。降幅
3、达90%以上,但随着EGR率的增大,CO和Soot质量分数峰值都不断增大。EGR率小于25%时,随着EGR率上升,NO。排放几乎是线性下降;混合气中氮气体积分数由79%增加到83%,NO。排放降幅达65%左右,发动机的功率稍微下降,油耗稍微上升,Soot和CO的生成量逐步上升;氮气体积分数每增加1%,NO。排放线性下降约3g/kW·h。关键宇:生物柴油AVLFIRE化学动力学数值模拟CFDNUMBERICALSTUDYONCOMBUSTIONOFBIODIESELABSTRACTBiodieselisakindofclean,securityandrenewablef
4、uel,anditistheidealalternativefuelfordiesel.Forthecombustionandemissionperformancesofbiodieselaredifferentwithdiesel,itneedsfurtherresearchtoensureapplicationextension.ThisarticlecoupledsoftwareofAVLFIREwi.thchemicalkineticssoftwareofCHEMKIN,builtthemodelbasedongeometricparametersandope
5、ratingconditionparametersofSandiaopticalresearchdieselengine(SCORE).andconductedthesimulationstudyusedtheERC-biomechanismbyJessicaL.Brakoraeta1.combinedwiththesootformationmechanismbyGolovitchevasthecombustionmechanismofbiodiesel.ThecylinderpressureandNOxemissionofsimulationresultswerei
6、ngoodagreementwiththetestresults.Thecombustionandemissionperformancesandalsotheimpactsoncombustionandemissionperformancesofboundaryparametersofbiodieselwerestudiedusedthebuiltmodel.InordertostudytheproblemofhighNOxemissionofbiodiesel,theeffectsofEGR,pre—sprayandnitrogen—richcombustionin
7、reducingNOxemissionwerestudied.Theresultsshowedthat,astheincreaseofdieselproportioninbiodiesel,theignitiontimingwasgraduallyadvanced.thecylinderpressureincreasedandtheformationofCO、NOxandsootincreasedtoo.Whentheequivalentratiowas0.17,theNOzemissionaccountedformorethanone.thirdo
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