二甲醚掺混燃烧特性基础研究

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1、分类号:TK410710-2015222003专业硕士学位论文二甲醚掺混燃烧特性基础研究黄锦耀导师姓名职称陈朝阳副教授专业学位类别工程硕士申请学位类别硕士及领域名称动力工程论文提交日期2018年4月17日论文答辩日期2018年5月16日学位授予单位长安大学StudyontheCombustionCharacteristicsofDimethyletherBlendsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuangJinyaoSupervisor：Prof.ChenZhaoyangChang’anUniversity,Xi’an,C

2、hina摘要随着世界经济的快速发展，能源供需矛盾日益加剧，环保问题急剧恶化，新能源汽车的研究和发展也越来越多地受到了人们的关注。二甲醚可再生，可降解，在发动机上应用时有害物排放低、十六烷值高、动力性好，是目前最受关注的洁净替代燃料。大量发动机台架试验表明二甲醚与其他燃料掺混，能够得到更优异的燃烧性能，实现更高的燃油经济性和更低的发动机排放，然而二甲醚掺混燃烧的基础燃烧研究较少，二甲醚混合燃料的燃烧细节不得而知。本文系统研究了氢气、甲烷、乙烷、丙烷的掺混对二甲醚层流燃烧特性的影响，主要分析燃料掺混对层流燃烧速度和火焰稳定性的影响，得到的主要结论有：对不同当量比、初始压力、掺混比条件下的

3、混合燃料的层流燃烧特性研究表明：随当量比的增大，层流燃烧速度呈先增大后减小的趋势，且在稍大于化学当量比时取得其最大值；这是因为稀混合气中，燃料不足放热较少速度较低，而在浓混合气时，氧化剂不足燃烧恶化速度也会降低。随着初始压力升高，未燃混合气密度增大使层流燃烧速度降低。对马克斯坦长度的研究发现，不同当量比条件下，火焰面主要受优先扩散不稳定性的影响，在较小掺混比下，混合燃料表现出二甲醚的燃烧特性，混合气越浓火焰稳定性越好，随着掺混比的增大，混合气的燃烧表现出类似于掺混燃料的特性。对于不同种类的燃料掺混，其不同的分子结构、分子质量是引起混合燃料层流燃烧特性出现差异的主要原因。掺混氢气使燃烧

4、速度增大，掺混烷烃使燃烧速度降低。这主要是因为燃料类型的不同使反应中重要的自由基浓度发生了改变；对不同种类燃料掺混条件下的马克斯坦长度的研究发现，掺混乙烷、丙烷使火焰更稳定，而掺混氢气、甲烷使火焰更不稳定。这主要是因为不同燃料的掺混影响了混合气的优先扩散不稳定性、热扩散不稳定性。关键词：二甲醚，混合燃料，预混燃烧，层流燃烧速度，马克斯坦长度iAbstractWiththedevelopmentoftheeconomy,theimbalancebetweentheenergysupplyanddemandisbecomingmoreandmoreserious,andtheproble

5、mofenvironmentalprotectionisworseningsharply.Researchesanddevelopmentsinnewenergyvehicleshavebeenpaidmoreandmoreattention.Dimethylether(DME)isanewrenewablecleanalternativefuelwithhighefficiencyandlowemissionandreceivesthegreatestattention.AlargenumberofenginetestsshowthatDMEblendscanachievebett

6、ercombustionperformance,higherfueleconomyandlowerengineemissions.However,thefundamentalresearchoncombustionofDMEblendsisdeficiency,andthecombustiondetailsofDMEblendsareunclear.Inthisstudy,theeffectsofhydrogen,methane,ethaneandpropaneonthelaminarcombustioncharacteristicsofdimethyletheraresystema

7、ticallystudied.Theemphasisisonanalyzingtheeffectsoffueladditiononthelaminarcombustionspeedandflamestability.Themainconclusionsareasfollows:Thestudyonthelaminarcombustioncharacteristicsoffuelblendsunderdifferentequivalenceratio,ini