不同掺混比下丁醇掺氢混合燃料稀燃特性的研究

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1、分类号：TK05密级：不保密UDC：621学校代码：11065硕士学位论文不同掺混比下丁醇掺氢混合燃料稀燃特性的研究指导教师张纪鹏教授学科专业名称机械工程论文答辩日期2015年6月13日摘要随着我国汽车产业的大力发展和人民生活水平的提高，我国汽车保有量也不断增加，因此对汽车燃料的需求就越来越大，从而导致了汽车能源的紧张和城市环境问题恶化等问题。为缓解这些问题，一方面需要寻找新的可替代燃料来改善发动机的燃烧特性和排放特性，另一方面需要不断的改善发动机的技术。本文为了寻求具有燃烧特性的燃料，研究分析了丁醇和氢气作为可替代燃料的特点，并

2、综合两种燃料的优点，进行了丁醇掺氢混合燃料稀燃特性的分析研究。首先，确定了丁醇掺氢燃料稀燃实验的边界条件，阐述了丁醇掺氢燃料燃烧的试验方法。根据定容燃烧弹的三维简化模型，用CATIA建立了定容燃烧弹弹体的三维几何模型，再通过AVLFire软件划分了定容燃烧弹的模拟计算网络。对比了实验数据和模拟数据，验证了AVLFire软件模拟结果是正确的。然后，选取了初始压力为0.8MPa和1.2Mpa，初始温度180℃和210℃，过量空气系数为1.0、1.4、1.8、2.2，丁醇掺氢的比例为5%、10%、15%、20%作为研究的边界条件，并在相

3、同初始条件下对比了纯丁醇、汽油和丁醇掺氢5%、10%、15%、20%六种燃料的燃烧特性。研究结果表明:随着掺氢比例的增加燃烧压力增加，燃烧时间变短；随着丁醇/氢燃料过量空气系数的增加，燃烧变慢，燃烧压力和放热量减少；初始压力对燃烧温度影响不大；初始温度对丁醇/氢稀燃特性影响很小；分析数据可知，丁醇最佳的掺氢比例为5%～15%之间，丁醇/氢燃料的过量空气系数控制在1.8以下时稀薄燃烧的效果最佳。最后，通过AVLFire软件模拟了真实汽油机工况下，丁醇/氢燃料稀燃的特性。利用软件的三维输出功能，对比分析了不同掺氢比例和不同浓度下的丁醇

4、/氢燃料燃烧过程的切片云图。结果表明：在同一时刻时，掺氢比例越大火焰的轮廓越大，温度场和压力场的变化也越明显；当丁醇/氢的混合气浓度变化时，火焰的传播速度也发生变化，当过量空气系数为2.2时，火焰传播的速度极为缓慢。关键词：丁醇掺氢；稀燃特性；定容燃烧弹；模拟燃烧；切片云图IAbstractBecauseofthedevelopmentofautomobileindustryinourcountryandtheimprovementofourlifelevel,thequantityofcarsinchinaisincreasin

5、g,sothedemandofautomobilefuelisbiggerandbigger.Soitcausethecarenergytension,cityenvironmentproblemsandotherissues.Toalleviatetheseproblems,ontheonehand,weneedtofindnewautomotivealternativefuels,ontheotherhand,weneedtoimprovethetechnologyofengine.Inthispaper,inordertoi

6、mprovethecharacteristicofcombustionofmotorfuel,analyzestheadvantagesanddefectsofbutanolandhydrogenthatasthealternativefuel.Thencomprehensivetheadvantagesoftwokindsoffuel.Analysisthecharacteristicsofbutanolmixedwithhydrogenwhenitburnintheconstantvolumecombustionbomb.Fi

7、rst,determinedtheboundaryconditionsofthecombustiontestandexpoundedthemethodofthecombustiontest.Simplifiedthetheconstantvolumecombustion,Thenaccordingtothemodelestablishedthethree-dimensionalmodelbythesoftwareofCATIA.Thethree-dimensionalnetworktosimulateoftheconstantvo

8、lumecombustionbombwasdividedbyAVLFiresoftware.Comparedwiththeexperimentaldataandsimulationdata,Thenverificatedthecorrectness