随着工业化和现代化的发展,我国作为一个发展中国家面临着能源危机和环境保护的双重压力。代用燃料是解决这两大问题的有效途径,探索组织代用燃料高效、清洁的燃烧过程,是摆在了广大科研人员面前的一个现实问题。近年来,正丁醇(C4H10OH)的生物制法取得了重大突破,其物理化学性质与汽油相似。作为车用发动机的新型代用燃料,正丁醇引起了交通能源领域的广泛关注。为更好了解正丁醇燃料的燃烧特性,本研究在前期工作的基础上,在定容燃烧弹上以稀混合气浓度条件作为主要变量,对正丁醇的燃烧过程进行了试验研究。分别选取定容燃烧弹缸内的边界条件为初始压力0.8MPa、1.2MPa和1.6MPa,初始温度150℃、200℃和250℃,过量空气系数1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.6和1.8,进而分析了燃烧压力、压力升高率、燃烧温度、放热量、放热率、滞燃期以及燃烧持续期等燃烧特性参数,得出了稀混合气浓度条件对正丁醇燃烧过程的影响规律。试验结果表明：在理论空燃比附近,燃烧压力峰值最高,燃烧温度峰值最高,放热量最大,压力升高率和放热量峰值最大,燃烧速率最快,滞燃期缩短以及燃烧持续期较短；随着过量空气系数的增加,即混合气浓度的不断降低,燃烧压力、燃烧温度和放热量峰值均减小,压力升高率和放热率的峰值也减小,化学反应速率慢,燃烧始点推迟,燃烧持续期变长。其次,本研究建立了定容燃烧弹缸内燃烧过程的三维数值计算方法和数学模型。应用AVL公司的FIRE软件对定容燃烧弹实现了几何模型的建立以及网格划分,并对所选取的计算模型进行了试验验证。参考实际发动机压缩终了时刻的边界条件,模拟了定容燃烧弹内不同组合燃烧边界条件(温度、压力和过量空气系数)下的燃烧过程。通过模拟仿真计算,获得了燃烧特性参数随时间变化情况,详细展现了燃料浓度场、缸内温度场和缸内压力场等分布情况,并对定容燃烧弹内混合气浓度、初始填充压力和初始混合气温度对正丁醇的燃烧过程影响进行了分析。