丁醇柴油混合燃料的喷雾模拟研究

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1、分类号UDC密级编号硕士学位论文丁醇/柴油混合燃料的喷雾模拟研究NumericalSimulationStudyonSprayofButanol/DieselBlends学位申请人：花阳指导教师：吴健教授一级学科：动力工程及工程热物理二级学科：动力机械及工程学位类别：工学硕士2015年05月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河南科技大学或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献

2、均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解河南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校拥有对所有学位论文的复制权、传播权、汇编权及其它使用权（特殊情况需要保密的论文应提前说明，但在解密后应遵守此规定）。需要保密的论文请填写：本学位论文在年月至年月期间需要保密，解密后适用本授权书。（需要保密的学位论文无须向图书馆提供论文的电子文档）研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要丁醇属于第二代的生物燃料，与其它的内燃机代用燃料相比，它拥有较高的能量密度和热值，与柴油具有很好的混合性，不需其它助溶剂，且生产工艺简单，可再生性较强

3、。当前，国内外相关丁醇的研究大都与其燃烧和排放特性有关，对其喷雾特性的研究较少。而燃料的喷射雾化对内燃机燃烧和排放特性的影响十分巨大。因此深入了解丁醇柴油混合燃料的喷雾特性对于其作为替代燃料在发动机上的应用具有重要意义。本文首先利用三维CFD软件建立了喷油器一维模型，进行混合燃料喷射一维液力计算，获取喷嘴前端压力，为后续的计算提供准确的压力边界条件。然后利用AVLFire软件，分别建立喷嘴多相流模型和定容室喷雾模型，将喷嘴内流动的计算结果耦合到之后的喷雾计算中，将两者作为一个统一的整体来研究丁醇与柴油混合燃料的喷雾特性。并依据在喷雾光学测试系统上进行的纯柴油和正丁醇体

4、积分数为10%的混合燃料的喷雾实验结果，进行了模型的标定和验证。然后使用该计算模型调整不同参数，详细分析了不同的正丁醇掺混比例、喷油压力、环境压力、环境温度和燃油温度，对混合燃料喷雾特性的影响，为丁醇的推广应用提供理论支持。本文的研究结果表明：(1)喷嘴内流动会影响燃料的整个喷雾发展过程和喷雾特性，耦合喷嘴内流动的喷雾模型，才能真实的反应燃料的喷雾特性。(2)随着正丁醇掺混比例的上升，混合燃料的喷雾贯穿距离与索特平均直径均下降，喷雾锥角增大，雾化有所改善。(3)随喷油压力的提高，混合燃料N25的喷雾贯穿距逐渐增大，SMD降低，雾化变好，油束与环境的卷吸作用加强，油束中

5、心速率与浓度均加大。(4)随环境压力的提高，N25的喷雾贯穿距降低，SMD在喷雾早期逐渐降低，喷雾中期和后期降低趋势较小，油束中心的速率降低，浓度增大。(5)随环境温度的提高，N25油束中心区的速率增加，浓度降低，贯穿距增长，锥角减小。SMD在环境温度由293.15K升高时，明显降低，而后随温度升高，在喷雾初期又有所增大，中后期基本趋于一致。(6)随燃油温度的提高，N25的喷雾贯穿距逐步减小，油束中心浓度下降。SMD在喷雾早期随油温的上升逐步减小，而后随喷雾的发展逐步趋于一致。(7)随滚流旋转角速度的增大，N25油束形态的偏转加大，贯穿距下降，SMD在喷雾早期逐步减小

6、，在中后期逐步增大，油束中心的速率减小，浓度增大。关键词：正丁醇；柴油；喷雾特性；数值模拟I摘要论文类型：应用基础研究选题来源：省项目IIABSTRACTABSTRACTButanolisakindofthesecondgenerationbiofuel.Comparedwithotheralternativefuelofengine,theenergydensityandcalorificvalueofbutanolishigh,whichmixwithdieselisverygood,donotneedotherhelpsolvent.Anditsproducti

7、onissimple,reproducibilityisstronger.Atpresent,thestudiesofbutanolmainlyconcentrateonthecombustionandemissioncharacteristics,thestudyonthespraycharacteristicsisless.However,sprayatomizationoffuelisacriticalfactorinfluencedthecombustionandemissioncharacteristicsofthedieselengine