生物柴油燃烧三维数值模拟的研究论文

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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