基于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的天然氣摻氫發(fā)動(dòng)機(jī)均質(zhì)壓燃數(shù)值模擬.pdf

1、天然氣作為發(fā)動(dòng)機(jī)的一種氣體代用燃料已基本普及，但其在著火、燃燒速率和污染物排放方面的相關(guān)研究仍顯不足。為此，本文以天然氣摻氫發(fā)動(dòng)機(jī)為對(duì)象，開展基于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的天然氣摻氫發(fā)動(dòng)機(jī)均質(zhì)壓燃數(shù)值模擬研究。
　　基于CHEMKIN軟件通過對(duì)天然氣燃燒詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行溫度和組分敏感性分析及其簡(jiǎn)化，最后得出包含29種組分、60個(gè)基元反應(yīng)的天然氣簡(jiǎn)化機(jī)理并對(duì)其進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。用此簡(jiǎn)化機(jī)理建立了天然氣摻氫的燃燒機(jī)理，將模擬結(jié)果與定容燃燒彈模型

2、中試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
　　基于化學(xué)動(dòng)力學(xué)建立了天然氣摻氫的均質(zhì)壓燃(HCCI)燃燒單區(qū)模型，分析了不同摻氫量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放的影響，研究了當(dāng)量比、進(jìn)氣溫度、壓縮比和轉(zhuǎn)速等參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響，探討了不同廢氣再循環(huán)(EGR)率和循環(huán)廢氣組分對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。結(jié)果表明：隨著摻氫比的增加，著火提前，NO排放由于燃燒速度和燃燒等容度的變化影響有先增加后減少的趨勢(shì)，摻氫會(huì)拓展發(fā)動(dòng)機(jī)的失火界限。通過詳細(xì)機(jī)理對(duì)著火提前角分析發(fā)現(xiàn)：氫氣的加

3、入主要通過支鏈反應(yīng)大量生成H基，從而對(duì)其他自由基濃度產(chǎn)生有利影響，造成著火提前。進(jìn)氣溫度和壓縮比的提高都能使著火提前，轉(zhuǎn)速升高則著火推遲，高進(jìn)氣溫度和轉(zhuǎn)速使燃燒持續(xù)期縮短，缸內(nèi)溫度和壓力峰值隨著當(dāng)量比的增加而呈階梯式的增加趨勢(shì)，壓縮比、進(jìn)氣溫度和當(dāng)量比都對(duì)NO排放有促進(jìn)影響。天然氣摻氫發(fā)動(dòng)機(jī)較高的EGR率能降低缸內(nèi)燃燒溫度和壓力，減少NO排放。建立混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的HCCI燃燒運(yùn)行區(qū)域，構(gòu)造了天然氣-氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)于NO排放的Φ-T圖，為發(fā)