天然气—氢气混合燃料结合EGR的发动机和预混层流燃烧研究
天然气—氢气混合燃料结合EGR的发动机和预混层流燃烧研究【摘要】:随着世界能源形势的紧张和环保要求的日益严格,发动机清洁替代燃料的研究越来越多地受到人们的关注。天然气由于其储量大、
【学位授予单位】:西安交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK431
【目录】:
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-15
- 1 绪论15-25
- 1.1 选题背景15-16
- 1.2 天然气和氢气作为内燃机燃料的优缺点16-21
- 1.2.1 天然气16-18
- 1.2.2 氢气18-19
- 1.2.3 天然气-氢气混合燃料的优势和研究现状19-21
- 1.3 预混层流基础燃烧的研究意义和研究方法21-24
- 1.3.1 预混层流基础燃烧的研究意义21-22
- 1.3.2 预混层流基础燃烧的研究方法22-24
- 1.4 本文的主要研究内容24-25
- 上篇:天然气-氢气混合燃料结合EGR 的发动机研究25-63
- 2 发动机试验台架和试验方法26-39
- 2.1 试验台架及测试设备26-30
- 2.2 试验燃料配置和试验方法30-33
- 2.3 试验数据处理方法33-39
- 2.3.1 发动机缸内燃烧过程放热率计算33-35
- 2.3.2 采用R-W 方法计算已燃质量百分比35-37
- 2.3.3 当量天然气有效燃油消耗率和有效热效率37-39
- 3 天然气掺氢发动机结合EGR 的燃烧特性分析39-45
- 3.1 天然气掺氢发动机结合EGR 的最佳点火提前角优化39-40
- 3.2 掺氢比和EGR 率对放热率的影响40-42
- 3.3 掺氢比和EGR 率对火焰发展期、快速燃烧期和总燃烧期的影响42-44
- 3.4 本章小结44-45
- 4 天然气掺氢发动机结合EGR 的循环变动特性研究45-54
- 4.1 表征参数的筛选45-46
- 4.2 压力相关参数的循环变动分析46-50
- 4.3 平均指示压力的分布及循环变动分析50-53
- 4.4 本章小结53-54
- 5 天然气掺氢发动机结合EGR 的性能和排放特性研究54-63
- 5.1 掺氢比和EGR 率对发动机动力性的影响54-55
- 5.2 掺氢比和EGR 率对有效热效率的影响55-56
- 5.3 掺氢比和EGR 率对发动机排放特性的影响56-60
- 5.3.1 NOx 排放56-57
- 5.3.2 HC 排放57-59
- 5.3.3 CO 排放59
- 5.3.4 C0_2 排放59-60
- 5.4 掺氢和EGR 对发动机性能和排放影响的综合分析60-61
- 5.5 本章小结61-63
- 下篇:甲烷-氢气-稀释气混合气的预混层流燃烧基础研究63-137
- 6 层流燃烧速度的实验方法和计算方法64-74
- 6.1 实验装置及试验系统布置64-65
- 6.2 实验燃料性质及混合气的配制65-67
- 6.3 球形扩展火焰理论67-72
- 6.3.1 层流燃烧速度和马克斯坦长度67-69
- 6.3.2 火焰稳定性及其参数分析69-72
- 6.4 计算方法和反应机理72-74
- 7 甲烷-空气-稀释气层流预混燃烧基础研究和火焰稳定性分析74-98
- 7.1 稀释气对甲烷-空气混合气层流燃烧速度和火焰稳定性的影响74-88
- 7.1.1 火焰与拉伸的相互作用74-76
- 7.1.2 无拉伸火焰传播速度和层流燃烧速度76-79
- 7.1.3 物理和化学参数对层流燃烧速度的影响79-81
- 7.1.4 火焰稳定性分析81-83
- 7.1.5 火焰结构83-85
- 7.1.6 H 和OH 自由基特性85-86
- 7.1.7 敏感性分析86-88
- 7.2 温度和压力对层流燃烧速度和火焰稳定性的影响88-96
- 7.2.1 火焰传播速度和马克斯坦长度88-90
- 7.2.2 层流燃烧速度90-91
- 7.2.3 总反应级数91-93
- 7.2.4 敏感性分析93-94
- 7.2.5 反应速率分析94-95
- 7.2.6 层流燃烧速度的拟合95-96
- 7.3 本章小结96-98
- 8 氢气-空气-稀释气层流预混燃烧基础研究和火焰稳定性分析98-118
- 8.1 稀释气对层流燃烧速度和火焰稳定性的影响98-106
- 8.1.1 火焰传播速度和马克斯坦长度98-102
- 8.1.2 火焰稳定性和火焰前锋面结构102-105
- 8.1.3 层流燃烧速度105-106
- 8.2 温度和压力对层流燃烧速度和火焰稳定性的影响106-117
- 8.2.1 火焰传播速度和马克斯坦长度106-108
- 8.2.2 层流燃烧速度108-109
- 8.2.3 火焰稳定性和胞状结构109-111
- 8.2.4 总反应级数111-112
- 8.2.5 敏感性分析112-113
- 8.2.6 基元反应的反应速率分析113-114
- 8.2.7 火焰结构和中间自由基特性114-115
- 8.2.8 层流燃烧速度拟合115-117
- 8.3 本章小结117-118
- 9 甲烷-氢气-空气层流预混基础燃烧研究和火焰稳定性分析118-132
- 9.1 掺氢比对层流燃烧速度和火焰稳定性的影响118-124
- 9.1.1 火焰传播速度和马克斯坦长度118-120
- 9.1.2 层流燃烧速度120-122
- 9.1.3 火焰结构122
- 9.1.4 H 和OH 自由基特性122-124
- 9.2 温度和压力对层流燃烧速度和火焰稳定性的影响124-131
- 9.2.1 火焰传播速度和马克斯坦长度124-126
- 9.2.2 火焰稳定性和胞状结构126-129
- 9.2.3 层流燃烧速度129
- 9.2.4 火焰结构和自由基特性129-131
- 9.3 本章小结131-132
- 10 结论与展望132-137
- 10.1 全文总结132-135
- 10.2 工作展望135-137
- 参考文献137-143
- 致谢143-144
- 攻读学位期间取得的研究成果144-146
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