柴油机高效清洁燃烧方式基础理论研究
柴油机高效清洁燃烧方式基础理论研究【摘要】:围绕φ? T燃烧原理图探索能避开NOx和soot排放区域的柴油机高效清洁新型燃烧方式是目前国际内燃机界研究的热点。本文以CFD与化学动力
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TK421
【目录】:
- 中文摘要3-4
- ABSTRACT4-9
- 第一章 绪论9-32
- 1.1 能源危机与环境保护9-10
- 1.2 传统燃烧方式面临的挑战10-12
- 1.2.1 传统汽油机燃烧10-11
- 1.2.2 传统柴油机燃烧11-12
- 1.3 内燃机新型燃烧方式12-21
- 1.3.1 均质混合气压缩着火(HCCI)燃烧方式13-19
- 1.3.2 分层充量压缩(SCCI)燃烧方式19-21
- 1.3.3 低温燃烧(LTC)方式21
- 1.4 柴油机新型燃烧方式的控制策略21-25
- 1.5 内燃机新型燃烧方式数值模拟研究发展25-30
- 1.5.1 零维单区详细化学动力学模型26-27
- 1.5.2 准维多区详细化学动力学模型27
- 1.5.3 多维CFD 耦合多区模型27-28
- 1.5.4 多维CFD 耦合化学动力学模型28-30
- 1.6 本课题研究的内容和意义30-32
- 第二章 内燃机数值模拟基础32-38
- 2.1 RNG 湍流模型32-33
- 2.2 喷雾子模型33-38
- 2.2.1 喷嘴模型33-34
- 2.2.2 破碎模型34-35
- 2.2.3 雾化模型35-36
- 2.2.4 撞壁模型36-37
- 2.2.5 燃油沸腾蒸发模型37-38
- 第三章 均质混合气压缩着火(HCCI)燃烧化学反应动力学研究38-61
- 3.1 HCCI 燃烧详细化学动力学过程分析38-45
- 3.1.1 低温反应阶段39-43
- 3.1.2 高温反应阶段43-45
- 3.2 初始温度对HCCI 燃烧化学动力学过程的影响45-49
- 3.3 正庚烷HCCI 燃烧简化动力学模型49-59
- 3.3.1 简化机理的构建49-57
- 3.3.2 简化机理有效性分析57-59
- 3.4 本章小结59-61
- 第四章 均质混合气压缩着火(HCCI)燃烧多维数值模拟和实验研究61-89
- 4.1 简化机理与耦合模型61-63
- 4.1.1 计算网格和初始条件61-62
- 4.1.2 CFD 与简化动力学耦合模型的验证和标定62-63
- 4.2 正庚烷HCCI 燃烧过程分析63-73
- 4.2.1 低温反应阶段63-68
- 4.2.2 负温度系数区68-69
- 4.2.3 高温反应阶段69-73
- 4.3 正庚烷HCCI 燃烧主要排放物分析73-76
- 4.4 当量比对燃料及重要中间产物生成消耗历程的影响76-77
- 4.5 正庚烷HCCI 燃烧特性和排放特性实验研究77-87
- 4.5.1 实验方案的确定及实验装置77-79
- 4.5.2 燃空当量比对正庚烷HCCI 燃烧特性的影响79-82
- 4.5.3 正庚烷HCCI 燃烧工况范围82-83
- 4.5.4 正庚烷HCCI 燃烧的燃烧效率和指示热效率83-84
- 4.5.5 燃空当量比对正庚烷HCCI 排放特性的影响84-87
- 4.6 本章小结87-89
- 第五章 分层混合气压缩燃烧(SCCI)模式燃烧机理数值模拟研究89-121
- 5.1 混合气浓度对燃烧反应动力学的影响及简化机理研究89-95
- 5.1.1 正庚烷分层充量压燃简化动力学模型89-95
- 5.1.2 CFD 与分层压燃简化动力学耦合模型的验证和标定95
- 5.2 混合气分层对燃烧和排放的影响的理论研究95-103
- 5.2.1 计算初始条件95-97
- 5.2.2 浓度分层对缸内平均压力的影响97-99
- 5.2.3 浓度分层对排放的影响99-103
- 5.3 大部分燃料均质分布,小部分燃料缸内直喷的预混/直喷分层压燃研究103-119
- 5.3.1 计算网格和计算初始条件103-104
- 5.3.2 预混/直喷分层压燃燃烧机理分析104-111
- 5.3.3 完全预混燃烧条件下低温着火时刻附近喷油的预混燃烧111-117
- 5.3.4 在小比例喷油的条件下适当早喷的预混/直喷分层燃烧117-119
- 5.4 本章小结119-121
- 第六章 低温燃烧模式(LTC)燃烧机理实验和数值模拟研究121-148
- 6.1 柴油机低温燃烧模式燃烧机理实验研究121-127
- 6.1.1 实验装置和研究方法121-122
- 6.1.2 氧浓度对柴油机燃烧过程影响实验研究122-123
- 6.1.3 喷油压力对柴油机实现低温燃烧影响的实验研究123-125
- 6.1.4 进气压力对柴油机实现低温燃烧影响的实验研究125-127
- 6.2 柴油机低温燃烧模式燃烧机理数值模拟研究127-145
- 6.2.1 计算中所采用的燃烧及排放模型127-135
- (一) 燃烧子模型127-131
- (二) 排放子模型131-135
- 6.2.2 燃烧及排放子模型标定135-137
- 6.2.3 氧浓度对燃烧过程影响机理数值模拟研究137-140
- 6.2.4 喷油压力对燃烧过程影响的数值模拟研究140-143
- 6.2.5 进气压力对燃烧过程影响的数值模拟研究143-145
- 6.3 本章小结145-148
- 第七章 全文总结148-151
- 参考文献151-165
- 发表论文和科研情况说明165-168
- 致谢168
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