丁醇-柴油混合燃料的噴霧模擬研究.pdf

1、丁醇屬于第二代的生物燃料，與其它的內燃機代用燃料相比，它擁有較高的能量密度和熱值，與柴油具有很好的混合性，不需其它助溶劑，且生產工藝簡單，可再生性較強。當前，國內外相關丁醇的研究大都與其燃燒和排放特性有關，對其噴霧特性的研究較少。而燃料的噴射霧化對內燃機燃燒和排放特性的影響十分巨大。因此深入了解丁醇柴油混合燃料的噴霧特性對于其作為替代燃料在發(fā)動機上的應用具有重要意義。
　　本文首先利用三維CFD軟件建立了噴油器一維模型，進行混合燃

2、料噴射一維液力計算，獲取噴嘴前端壓力，為后續(xù)的計算提供準確的壓力邊界條件。然后利用AVL Fire軟件，分別建立噴嘴多相流模型和定容室噴霧模型，將噴嘴內流動的計算結果耦合到之后的噴霧計算中，將兩者作為一個統(tǒng)一的整體來研究丁醇與柴油混合燃料的噴霧特性。并依據(jù)在噴霧光學測試系統(tǒng)上進行的純柴油和正丁醇體積分數(shù)為10％的混合燃料的噴霧實驗結果，進行了模型的標定和驗證。然后使用該計算模型調整不同參數(shù)，詳細分析了不同的正丁醇摻混比例、噴油壓力、環(huán)境

3、壓力、環(huán)境溫度和燃油溫度，對混合燃料噴霧特性的影響，為丁醇的推廣應用提供理論支持。
　　本文的研究結果表明：(1)噴嘴內流動會影響燃料的整個噴霧發(fā)展過程和噴霧特性，耦合噴嘴內流動的噴霧模型，才能真實的反應燃料的噴霧特性。(2)隨著正丁醇摻混比例的上升，混合燃料的噴霧貫穿距離與索特平均直徑均下降，噴霧錐角增大，霧化有所改善。(3)隨噴油壓力的提高，混合燃料N25的噴霧貫穿距逐漸增大，SMD降低，霧化變好，油束與環(huán)境的卷吸作用加強，油

4、束中心速率與濃度均加大。(4)隨環(huán)境壓力的提高，N25的噴霧貫穿距降低，SMD在噴霧早期逐漸降低，噴霧中期和后期降低趨勢較小，油束中心的速率降低，濃度增大。(5)隨環(huán)境溫度的提高，N25油束中心區(qū)的速率增加，濃度降低，貫穿距增長，錐角減小。SMD在環(huán)境溫度由293.15 K升高時，明顯降低，而后隨溫度升高，在噴霧初期又有所增大，中后期基本趨于一致。(6)隨燃油溫度的提高， N25的噴霧貫穿距逐步減小，油束中心濃度下降。SMD在噴霧早期隨