柴油機燃燒過程中多環(huán)芳香烴生成機理的多維數值研究.pdf

1、一㈣5kLk3lll判1110“”9”W⑧天洋大蓼碩士學位論文■_婀II■IIHl；鍾|油E門IⅢi學科專業(yè)：塑查墊煎墨三矍作者姓名：墮圭壹指導教師：墊墨董型塾堡2008年5月摘要隨著柴油機排放法規(guī)限值日趨嚴格及柴油機技術的不斷進步，研究碳煙的生成機理，控制碳煙顆粒排放顯得尤為重要。多環(huán)芳香烴(PAHs)被認為是碳煙形成的前驅物，其形成與生長過程引起了人們很大關注。本文在前期工作的基礎上研究并完善了正庚烷簡化動力學模型，應用多維流體力學

2、模型與簡化動力學模型耦合計算，研究了柴油機缸內燃燒過程及PAHs的生成機理。通過對PAHs的形成和生長機理進行研究，發(fā)現PAHs主要遵循“脫氫加乙炔(HACA)“的機理的生長。將PAHs前驅體C2H2、C3H3的生成反應作為連接反應，把PAHs的生長反應機理添加到修正后的Patel簡化模型中構建了包含PAHs的正庚烷化學動力學簡化模型，該模型能較好地描述柴油機缸內燃燒條件下PAHs的生成過程。采用敏感性分析法對得到的包含PAHs生成機理

3、的正庚烷簡化模型進行分析，得出對系統(tǒng)溫度和著火時刻影響較大的幾個關鍵反應，并對模型的化學動力學參數進行優(yōu)化調整，使之能更好預測正庚烷燃料著火和燃燒過程。利用優(yōu)化后的簡化模型進行模擬計算，對發(fā)動機著火時刻、負溫度系數區(qū)、缸內溫度和壓力、重要反應物質的模擬結果與詳細動力學模型的計算結果基本一致。建立柴油機三維CFD模型，并耦合包含PAHs生成機理的化學動力學模型對柴油機缸內的燃燒及PAHs生成進行了多維模擬，得到結果與實驗結果比對，驗證了該

4、計算模型的可靠性。對不同初始邊界條件的研究表明：渦流比對缸內速度場影響較大；一定的渦流比能強化噴到燃燒室壁上燃油的蒸發(fā)；高渦流比時，燃油被局限于活塞凹坑內，火焰無法向燃燒室外沿發(fā)展，實際空氣利用率降低；缸內PAHs隨渦流比增大而相應減少。在增壓情況下，缸內氧含量大，燃油燃燒更加完全，PAHs生成減少。低進氣溫度時，缸內燃燒滯燃期延長，PAHs生成減緩現象明顯。由于噴油持續(xù)期延長，低噴油壓力使PAHs在生成后期生成速度加快。隨著EGR增加