脂肪酸酯类燃料喷射和喷雾特性研究

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1、申请上海交通大学硕士学位论文脂肪酸酯类燃料喷射和喷雾特性研究硕士研究生：段耀宗学号：1120209330导师：林赫教授申请学位：工程硕士专业学位学科：动力工程所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年1月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterSTUDYONTHEINJECTIONANDSPRAYCHARACTERISTICSOFFATTYACIDESTERFUELSCandidate：DuanYaozongStu

2、dentID:1120209330Supervisor：Prof.LinHeAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefense：January,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity摘要脂肪酸酯类燃料喷射和喷雾特性研究摘要全球性的能源短缺和环境污染是当代社会的两大难题

3、。清洁、可再生的含氧燃料生物柴油作为石化燃料的替代燃料对于改善能源和环境问题大有裨益。然而，生物柴油原料来源的多样性，不可避免地造成不同生物柴油的物理化学性质之间存在明显差异。本文旨在研究生物柴油不同组分对于柴油机喷射和喷雾过程的影响，因此选取了不同碳链长度的脂肪酸酯类（油酸甲酯、油酸乙酯和月桂酸甲酯）作为研究对象，并与石化柴油作对比。（1）在喷油规律测试系统上采用单次喷射仪研究了脂肪酸酯类燃料和柴油的单段喷射过程，测试燃料的喷射特性呈现相似的变化规律，然而燃料物性参数差异会导致嘴端压力、喷油延迟、喷油速率和循环喷油量不同。（2）在喷油规律测

4、试系统上，研究了脂肪酸酯类燃料和柴油的两段喷射过程，发现燃料物性参数对两段喷射过程中喷射特性的影响与单段喷射过程保持一致；喷射脉宽和喷射间隔等参数是影响两段喷射过程嘴端压力、喷油速率和循环喷油量变化的重要参数。（3）采用构建的喷油器模型计算两段喷射过程中的压力波动、喷油速率曲线和循环喷油量，仿真结果与试验结果基本吻合。利用建立的模型分别研究燃料密度、粘度和弹性模量对喷射过程的影响，结果表明密度和体积弹性模量会对两段喷射过程有显著影响，而粘度的影响则比较微弱。（4）在喷雾特性测试系统上分别采用高速摄影和激光分体式喷雾粒度仪对脂肪酸酯类燃料和柴油

5、的喷雾特性进行研究，结果表明密度、I上海交通大学硕士学位论文粘度和表面张力对喷雾贯穿距离、喷雾面积、喷雾锥角和索特平均直径等喷雾特性参数具有重要影响，影响雾化和油气混合质量。关键词：生物柴油，脂肪酸酯类，喷射，喷雾，柴油机，高压共轨IIABSTRACTSTUDYONTHEINJECTIONANDSPRAYCHARACTERISTICSOFFATTYACIDESTERFUELSABSTRACTTheenergyshortageandenvironmentalpollutionaretwoconcernsinthemodernsociety.Bi

6、odiesel,acleanandrenewableoxygenatedalternativefuel,couldgreatlycontributetoalleviatingtheenergycrisisandenvironmentalproblems.However,fortheirdiversityinfeedstocksources,thereinevitablyexistsdistinctvarianceamongtheirphysicalandchemicalpropertiesfordifferentbiodiesels.This

7、workaimstoidentifytheeffectofbiodieselcomponentsonfuelinjectionandsprayprocess.Therefore,thedetailedinjectionandspraycharacteristicsofthreefattyacidesterswithdifferentcarbonchainlengths(methyloleate,ethyloleateandmethyllaurate)arestudiedandcomparedtothoseoffossildiesel.(1)T

8、hesingleinjectioncharacteristicsoffattyacidestersanddieselareinvestigatedwithmonoi