论文部分内容阅读
煤基F-T柴油具有十六烷值高、燃烧效率高、排放污染物少的优点,可以以任意比例与石化柴油混合,被认为是清洁高效的柴油机代用燃料。为了对柴油机燃用F-T柴油的燃烧过程进行多维计算流体力学模拟研究,本文构建了F-T柴油表征燃料化学动力学模型,并利用构建的模型对F-T柴油在不同喷油参数下的工作过程进行数值模拟计算。本文研究成果对于深入了解F-T柴油在缸内的燃烧机理,及F-T柴油的高效清洁利用有重要意义。通过分析试验用F-T柴油的组分构成,本文选用正十四烷和异辛烷构成F-T柴油表征燃料。在构建F-T柴油表征燃料化学动力学模型中,首先对详细的烷烃机理进行了分析简化,构建出烷烃大分子组分主要反应路径,利用解耦法耦合C2-C3子机理、详细的H2/CO/C1子机理构建了正十四烷骨架机理,并利用多种基础反应器实验数据对机理进行了验证优化,结果表明,该机理能准确预测正十四烷在激波管中的滞燃期、射流搅拌器中的主要组分消耗及层流火焰传播速度。最后耦合一个异辛烷大分子组分氧化子机理构成F-T柴油表征燃料骨架机理。其中正十四烷骨架机理包含54个组分175个反应,表征燃料骨架机理包含61个组分187个反应。经验证,该机理能较好预测F-T柴油燃烧特性。基于实际发动机试验台架,利用构建的化学动力学模型,本文构建了发动机多维燃烧模型,并对不同喷油参数条件下F-T柴油的燃烧过程进行数值计算。结果表明增大喷油提前角可以提高缸内最大爆发压力,提高动力性,并且会一定程度降低Soot的生成量,但同时会明显增加NOx排放;较短的喷油持续期可以获得更高的缸内最大爆发压力,提高动力性,并且会使得Soot生成量明显降低,但同时会使得NOx排放显著增加。在仿真计算的工况下,喷油提前角可以选择在-13°CA左右,喷油持续期选择在9°CA-10°CA左右,以获得较好的动力性和经济性。