二甲醚发动机燃烧过程数值模拟的研究

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1、西华大学学位论文独创性声明川IIll／／llIllflllflIFlllfIllllIlrlUfY1．8．．．．m18n+lull4nlu7'alel19IHr17lIll作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：储日期：刃I『．分2．0‘指导教师签名：日期勿f『．‘．肠．西华

2、大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西华大学，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，西华大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)≮凭尊文作者签名：下笔乓日期：lV叫"20l卜6．么指置。教师签名：2銎姒日期■。～锄⋯毛l鼍．·I●●一1西华大学硕士学位论文摘要能源关系着一个国家的经济命脉。由于石油、天然气等化石燃料属不可再生资源，而且随着汽车保有量的不断

3、增加，其排放的废气也己成为城市大气的主要污染物之一，因此世界各国都在积极研究开发清洁高效的汽车替代燃料。二甲醚(DimethylEther，DME)分子式为CH30CH3，分子结构中无C．C键，有利于减少燃烧生成的炭烟，同时沸点较低，有利于气缸内混合气的形成，而且十六烷值比柴油高，发火性好。HCCI(HomogeneousChargeCompressionIgnition，均质充量压缩燃烧)是先向气缸里注入非常均匀的空气和燃料形成的混合气，再通过活塞压缩混合气使之温度升高到着火点时自行燃烧，因此可采用较大的压缩比，有较高的热效率。因此有必要对二甲醚HCCI发动机的工作过程作深入的研

4、究。本文以ZSll00柴油机为原型，通过适当改动，用CAD建立了三维发动机几何模型，并在Gambit里进行网格划分，之后在FLUENT里与用CHEMKIN建立的二甲醚简化机理相耦合，构建了二甲醚HCCI发动机的三维计算流体动力学(ComputationalFluid。Dynamics，CFD)模型，并进行迭代求解来仿真计算，研究了二甲醚HCCI燃烧过程及不同运行参数对其燃烧特性的影响，研究内容及结论如下：1分析了该燃烧过程各个阶段气缸内温度、压力、组分分数的情况。研究表明：二甲醚HCCl分为三个阶段，即(1)低温燃烧阶段，主要是二甲醚脱H生成CH30CH2，然后两次加氧生成02CH

5、20CH202H。(2)负温度系数阶段，主要是CH20CH202进行∥裂解生成2分子HCHO和一分子OH。(3)高温燃烧阶段，主要反应是HCHO逐步氧化生成C02，同时生成NO，此时缸内温度及压力均达到最大值。2分析了不同运行参数对二甲醚HCCI燃烧过程的影响。(1)进气温度的影响。随着进气温度的升高，最高燃烧温度随之升高，但最大爆发压力却反而下降。而由于燃烧温度的升高，NO生成量也增加。(2)燃空当量比的影响。燃空当量比增大后，最高燃烧温度和最大爆发压力均显著升高，NO排放量也增加。(3)压缩比的影响。随着压缩比的增大，最高燃烧温度和最大爆发压力都随之升高，导致NO排放也随之增加

6、。(4)转速的影响。转速初始增加时，最高燃烧温度和最大爆发压力都明显上升，但之后转速继续增加时，对二者的影响则越来越小。关键词：二甲醚；均质充量压缩燃烧；柴油机；数值模拟；CHEMKIN；FLUENT；CFD诬华大学硕士学位论文格式规范AbstractEnergyissetonacountry'Seconomiclifeline．Fossilfuels，suchasgasoline，naturalgasarenon—renewableresources．Atthesametime，、7lritlltheincreasingautopossession，theexhaustemiss

7、ionhasbecomeamainpollutantinurbanair．Thus，everycountryisstudying—activelytodevelopcleanandefficientautoalternativefuels．Dimethylether(DME)’SformulaisCH30CH3，aswithoutC-Ckey，themoleculeofDMEisgoodforreducingthesoot．WithalowboilingpointaS