柴油-桐油-乙醇微乳化燃料喷雾特性的试验研究与仿真分析

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1、分类号:TK4210710-2015222001专业硕士学位论文柴油－桐油－乙醇微乳化燃料喷雾特性的试验研究与仿真分析魏翘导师姓名职称祁东辉教授专业学位类别工程硕士申请学位级别硕士及领域名称动力工程论文提交日期2018年4月17日论文答辩日期2018年5月15日学位授予单位长安大学ExperimentalStudyandSimulationAnalysisofSprayCharacteristicsofDiesel－TungOil－EthanolMicro－emulsifiedFuelAThesisSubmittedfortheDegreeofM

2、asterCandidate：WeiQiaoSupervisor：Prof.QiDonghuiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要在石油资源日益枯竭的今天，开发新型清洁可再生能源成为新的研究趋势和热点。而植物油作为一种可被燃烧的物质，其成分决定了植物油对环境的影响远远小于现有的化石燃料，最重要的是，植物油来源于植物，大部分植物都可以通过加工得到植物油，这种来源广泛和可再生的优点让其成为值得被研究的对象。本文选取了桐油这种中国常见的非食用性植物油作为研究对象，采用微乳化技术配制了不同比例的植物油，柴油和乙醇的混合燃料，并

3、测定其理化特性的差异。通过喷雾试验和数值模拟仿真相结合的方法，研究不同比例的植物油和乙醇与柴油混合后，其喷雾特性的变化规律。通过喷雾特性试验分别测定了配制好的四种微乳化燃料和柴油的贯穿距离，喷雾锥角，索特平均直径和特征直径等雾化效果评价参数，其结果表明微乳化燃料的贯穿距离均大于柴油，喷雾锥角小于柴油。雾化后直径较大的液滴颗粒数量多于柴油，索特平均直径也大于柴油，因此雾化效果不如柴油好，并根据测量结果分析了当微乳化燃料中分别添加不同比例的桐油和乙醇时对雾化效果的影响。仿真部分首先介绍了计算流体力学的基本概念，方法和原理，接着借助多相流模型和湍流模型

4、模拟了喷孔内的流动过程，其结果表明五种燃油在喷孔入口处，压强迅速下降，速度先急剧增加随后慢慢减小并且在流动过程中五种燃油均会发生程度不同的空化现象，分别计算出了五种燃油出口的速度和质量流率等参数作为雾场仿真模拟的初始条件。采用离散相模型模拟了喷雾在空气中的雾化过程，得到了五种燃油的贯穿距离和索特平均直径的仿真结果，与试验结果基本吻合，证明了仿真模型建立的准确性，并根据仿真结果分析了五种燃油液滴在雾场中速度的变化情况。本文研究表明：采用微乳化技术可以有效降低植物油作为燃料粘度过高这一缺点，但喷雾特性试验结果和仿真结果均说明，四种微乳化混合燃料的雾化

5、效果均不如柴油雾化效果好，综合宏观和微观喷雾特性评价参数得出结论：TD30E20的雾化效果与柴油最为接近。关键词：桐油，乙醇，微乳化燃料，喷雾特性，数值模拟IAbstractWiththedepletionofoilresources,thedevelopmentofnewtypesofcleanandrenewableenergyhasbecomeanewresearchtrendandhotspot.Vegetableoil,asasubstancethatcanbeburned,itscompositiondeterminesthatthe

6、impactofvegetableoilontheenvironmentisfarlessthantheexistingfossilfuels.Mostimportantly,vegetableoilisderivedfromplants,andmostplantscanbeprocessedtoobtainvegetableoils.Theadvantagesofawidevarietyofsourcesandrenewablemakeitworthyofbeingstudied.Thispaperselectsthetungoil,acomm

7、onnon-ediblevegetableoilinChina,asthestudyobject.Themicro-emulsificationtechnologyisusedtopreparethemixedfuelsofvegetableoil,dieseloilandethanolatdifferentproportions,andthedifferencesinphysicalandchemicalpropertiesaredetermined.Throughthecombinationofspraytestandnumericalsim

8、ulation,thespraycharacteristicsofdifferentproportionsofvegetableoila