【摘 要】
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近年来,随着全球能源危机和生态环境污染日趋严重,代用燃料的研究成为发动机领域的重要研究方向,其中低热值气体燃料作为一种较具潜力的替代燃料,正受到越来越广泛的关注。深
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近年来,随着全球能源危机和生态环境污染日趋严重,代用燃料的研究成为发动机领域的重要研究方向,其中低热值气体燃料作为一种较具潜力的替代燃料,正受到越来越广泛的关注。深入研究低热值气体发动机缸内燃烧过程为设计高效低污染的发动机提供理论依据,对深入理解低热值气体燃烧特性也具有重要的学术意义。本文以低热值气体发动机为研究对象,应用CHEMKIN4.1的发动机化学动力学反应器模块对甲烷燃烧详细化学反应机理(GRI-Mech3.0)进行敏感性分析,构造了一个甲烷燃烧的简化化学反应机理,并对简化机理进行了有效性分析。通过对已开发的CFD软件和详细化学动力学模型耦合计算软件(KIVA和CHEMKIN耦合)的研究,在简化机理基础上实现了KIVA和简化化学动力学模型的耦合。同时研究分析了网格密度和计算步长对该燃烧模型计算结果的影响,并对构建的燃烧模型进行了试验验证,表明该模型具有一定的准确性。在此基础上,通过数值模拟计算,研究分析了燃料组分、过量空气系数、初始涡流比和点火提前角等因素对整机性能的影响,分析了缸内温度场、火焰传播过程以及部分中间产物和污染物的生成过程。本文得到了国家自然科学基金资助项目“低热值气体燃料发动机燃烧稳定性的基础研究(50976012)”的支持。
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