基于CHEMKIN的HCCI燃烧过程的数值模拟研究.pdf

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1、导师及职称汪壹梅副教援厘至副硒究虽2011年3月n√委员：今叫巷易J鳓·捌导师：≥璐梳合肫7眨赡．纠磊凌独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金起王些太堂或其他教育机构的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均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：签字日期：2010年4月20日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金肥工业太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部

2、门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金肥r工业太兰L可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文者签名：签字日期：2010年4月20日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师签名：电话：邮编：签字日期：2010年4月20基于CHEMKIN的HCCI燃烧过程的数值模拟研究摘要随着经济的发展带来的能源短缺与环境污染等问题的出现，内燃机新的燃烧方式与新能源的研究开发已成为当今内燃机工作者新的研究课题。均质充量压缩燃烧(HCCI)方式兼顾

3、常规压燃式发动机和点燃式发动机的优点。它具有高的热效率，燃油经济性好，并且在较高的空燃比时具有降低PM排放的潜力，由于低的燃烧温度，可以降低NOx的排放，它符合清洁排放的要求，有高的效率。在均质压燃(HCCI)内燃机中，燃烧主要由化学反应动力学控制。研究这种情况下燃料燃烧的化学反应机理、燃烧特性以及影响因素对了解和控制HCCI有很显著的意义。本文运用单区、多区无质量交换模型结合美国ReactionDesign公司主持研究开发的化学反应动力学软件CHEMKIN。研究了正庚烷、异辛烷二组分汽油参比燃料(PRF)，异辛烷、正庚烷、甲苯三组分汽油参比燃料(TRF)和异辛烷、正庚烷、甲

4、苯、二异丁烯四组分汽油参比燃料(DIB)，比较了三者燃烧情况及抗暴指数对燃烧过程的影响；采用Andrae等人发现的甲苯一基础燃料的半简化机理作为汽油参比燃料机理，分析了异辛烷、正庚烷、甲苯三者的氧化过程，利用多区无质量交换模型研究了汽油参比燃料HCCI的燃烧特性，并与单区模型作了比较，数值模拟结果与实验值的对比显示此模型和机理能基本反映汽油在真实HCCI下的燃烧情况；利用CHEMKIN多区有质量交换模型分析了缸内各区之间燃烧与质量交换的情况，并具体介绍了质量的交换与传递方法。最后基于CH4燃料，研究了进气温度、压力、压缩比、转速及添加剂、EGR对燃烧过程的影响。。结果表明，同

5、组分参比燃料的抗暴指数越大，着火越延迟，甲苯、二异丁烯能促进着火，在允许的范围内，选择适当的进气温度、压力、压缩比、转速、添加剂及EGR等影响因素，有利于HCCI燃烧与排放；燃料的反应机理对燃烧起到关键作用，合理的机理更能体现真实燃料的燃烧情况；与单区模型比较，多区模型没有单区模型的陡升和急转的缺点，能较好地反映缸内真实燃烧过程；有质量交换的多区模型把区之间的质量交换等物理现象考虑了进去，模型功能更加强大，提高了模型预测缸内燃烧过程与排放的能力，使结果更加接近于发动机缸内真实燃烧情况。关键词：均质压燃；CHEMKIN；汽油参比燃料；数值模拟；机理ANumericalSimul

6、ationofHCCICombustionProcessbasedonCHEMKINAbstract111eenergyshortageandenvironmentalpollutionbecomeaseriousissuewi也medevelopmentoftheeconomics．Tosolvetheseproblems，thenewcombustionmodelsaHldalt锄ativeresourceshavebeenpursuedextensively．AscompaI-edwiththeconventionalcompressionignition(cDands

7、parkignition(SI)engine，HomogeneousChargeCompressionIgnition(Hco)combustionhashighthe衄alefficiencv’fueleconomyandthepotentialinreducingparticulatematter(PM)emlsslona8ithaSahigherair／fuelratio(>1)．Becauseoflowtemperaturecombustion,it∞ducesnitrogenoxides(NO