醇类正庚烷二元混合燃料着火特性的实验研究与动力学分析

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1、申请上海交通大学博士学位论文醇类/正庚烷二元混合燃料着火特性的实验研究与动力学分析国家科学自然基金重点项目(No.50936004)国家973重大基础研究项目(2013CB228405)专业：动力机械及工程博士生：杨峥导师：黄震教授上海交通大学机械与动力工程学院2014年11月万方数据万方数据Ph.D.DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityAutoignitionofalcohol/n-heptanedualfuelinarapidcompressionmachineNationalNaturalScienceFoun

2、dationoftheKeyProgram(No.50936004)NationalBasicResearchProgram(2013CB228405)Author：YangZhengAdvisor：Prof.HuangZhenSpecialty:PowerMachineryandEngineeringSchoolofMechanicalEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityNovember,2014万方数据万方数据上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交

3、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密√（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：杨峥指导教师签名：黄震日期：2014年11月24日日期：2014年11月24日万方数据万方数据上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文

4、的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：杨峥日期：2014年11月24日万方数据万方数据万方数据万方数据摘要醇类/正庚烷二元混合燃料着火特性的实验研究与动力学分析摘要鉴于可从生物质中制取的醇类燃料对能源安全的重要性和对发动机有害排放的控制作用，本文使用快速压缩机试验系统对醇类/正庚烷二元混合燃料的着火特性进行了研究。本文首先对正丁醇/正庚烷混合燃料的着火特性进行了详细研究，结合混合燃料的详细化学反应动力学机理对其燃烧的化学反应过程进行了分析。其次对丁醇异构体/正庚烷混合燃料的着火延迟进行了研究对比，总

5、结了丁醇异构体和正庚烷的相互作用以及醇类对混合燃料着火特性的影响规律；接着对小分子醇类/正庚烷和戊醇异构体/正庚烷的混合燃料的着火延迟进行了研究，全面了解了不同醇类对混合燃料着火的影响机理。最后通过对所有混合燃料着火延迟的综合比较，从醇类分子结构的角度解释了不同醇类对混合燃料影响能力不同的原因和规律。主要结论如下：（1）对正丁醇/正庚烷混合燃料着火特性的研究发现，上止点压力对正丁醇/正庚烷混合燃料低温段的着火延迟影响不大，但是对中高温范围有一定的影响。在当量比1.5的条件下，不同正丁醇比例混合燃料的着火延迟在低温段较为接近；当量比0.4的混合燃料着火延迟变化规律和当量比1.0的

6、混合燃料较为相似，但着火延迟略高。路径分析表明，正庚烷对正丁醇反应路径的影响主要表现在与HO2基团脱氢反应比例的减少以及烯烃和烯烃醇类等中间产物生成比例的增大。正丁醇对正庚烷的影响体现在过氧正庚烷基生成QOOH基团比例的增大和单氧正庚烷基生成比例的减少。敏感度分析表明，对单一正丁醇燃料，促进着火的主导反应是γ位置的C-H键被OH基脱氢，而抑制着火的主导反应是α位置的C-H键被OH基脱氢；对于丁醇/正庚烷二元燃料，促进着火和抑制着火的主导反应明显增多，促进着火的反应中包括正庚烷的一些脱氢反应，而抑制着火的反应中包括了一些小分子的基元反应。I万方数据摘要（2）对丁醇异构体/正庚烷混

7、合燃料着火延迟的研究和对比发现，丁醇比例较低时，各混合燃料着火延迟在中温段呈交错状态。在低温段和高温段，异丁醇/正庚烷混合燃料的着火延迟最大，叔丁醇/正庚烷混合燃料的着火延迟最小。此时混合燃料的着火受正庚烷的影响较大。随着醇类比例的增大，2-丁醇和叔丁醇/混合燃料的着火延迟大幅增大，混合燃料的中温段分离并出现了不同的变化规律。在70%醇类比例的条件下，2-丁醇/正庚烷的着火延迟最大，正丁醇/正庚烷混合燃料的着火延迟最小。此时丁醇异构体本身产生活性基的能力对混合燃料影响较大。（3）对乙醇/正庚