铝粉_丁醇_柴油混合燃料喷雾特性和油滴燃烧机理研究

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1、分类号:TB0510710-2015122059硕士学位论文铝粉/丁醇/柴油混合燃料喷雾特性和油滴燃烧机理研究董德磊导师姓名职称曹建明教授申请学位类别工学硕士学科专业名称流体机械及工程论文提交日期2018年4月18日论文答辩日期2018年5月5日学位授予单位长安大学StudyonSprayCharacteristicsofAluminumPowder/Butanol/DieselMixedFuel，andthemechanismofoildropletcombustionADissertationSubmittedfortheDegre

2、eofMasterCandidate：DongDeleiSupervisor：Prof.CaoJianmingChang’anUniversity，Xi’an，China摘要汽车的主要动力能源是燃油，众多研究者都在寻找燃油替代能源和探寻提高燃料能量密度以及改善燃料着火性能的方法，并取得了一定的成就，这些都是提高汽车经济性、动力性以及降低排放的有效方法。除了这些，影响汽车经济性、动力性和排放性的另外重要因素是发动机气缸中燃料的混合以及燃烧过程的优劣，然而燃油的雾化质量是影响发动机气缸内燃料的混合和燃烧过程的关键因素。目前丁醇作为替代燃料以

3、其优良特性越来越受到重视。汽、柴油和丁醇等燃料均属于碳氢燃料，然而碳氢燃料的着火延迟期较长。着火延迟期是表征燃料燃烧特性的重要参数，直接关系到燃料的着火可靠性和燃烧稳定性。添加着火促进剂被认为是改善碳氢燃料着火性能较为有效的方法，其中铝粉作为着火促进剂以其独特的性能正逐渐受到广泛关注。本论文对丁醇/柴油混合燃料的宏观和微观喷雾特性、纳米和微米铝粉/丁醇混合燃料单油滴燃烧特性进行了实验研究。结果表明：（1）在同种丁醇掺混比下随着喷射压力的增大燃料喷雾锥角逐渐增大；在同一喷射压力下随着丁醇掺混比的增大燃料喷雾锥角逐渐增大。（2）在同一喷射压

4、力下，随着向柴油中添加丁醇比例的增大，雾化油滴的索特平均直径SMD逐渐减小，发散边界逐渐减小，尺寸数目分布峰值直径向小尺寸方向偏移，小颗粒油滴增多，大颗粒油滴减少。纯丁醇的雾化质量最好，纯柴油的雾化质量最差。（3）向丁醇中添加粒径为50μm和50nm的铝粉燃料燃烧均会产生微爆效应，使燃料燃烧时间缩短，而且添加纳米铝粉比添加微米铝粉更易产生微爆效应。（4）由于铝粉在燃料中很快会发生沉淀现象，目前还不能满足实际发动机燃料的要求，需要研制分散剂以延长铝粉的沉淀时间。关键词：喷雾特性，雾化质量，燃烧特性，微爆效应iAbctractThemain

5、powersourceofvehicleisthefuel,somanyresearchersareexploringalternativeenergyoffueltoimproveenergydensityoffuelandtheperformanceoffuelignitionmethod,andtheyhavemadesomeachievements.Theseareeffectivemethodstoimprovetheeconomy,powerofvehicleandreduceemissions.Inaddition,ano

6、therimportantfactorthataffectstheeconomy,powerandemissionofvehicleisthefuelmixingandcombustionprocessintheenginecylinder.However,theatomizationqualityoffuelisthekeyfactorthataffectsthemixingandcombustionprocessofthefuelintheenginecylinder.Atpresent,butanolasasubstitutefu

7、elhasbeenpaidmoreandmoreattentionforitsexcellentcharacteristics.Gasoline,dieselandbutanolallbelongtohydrocarbonfuel,buttheignitiondelayperiodofhydrocarbonfuelislonger.Theignitiondelayperiodisanimportantparametertocharacterizethecombustioncharacteristicsoffuel,whichisdire

8、ctlyrelatedtotheignitionreliabilityandcombustionstabilityofthefuel.Addingignitionacceleratorisconsidere