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[学位]

国V汽油的层流燃烧特性及替代物模型研究

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Author:

彭成 (彭成.)

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学位论文库

Abstract:

随着经济的快速增长,世界能源结构正发生着一系列变革,但在可预见的未来,石油仍是世界第一大能源,且随着石油开采技术的进步,石油的供应量充足,目前技术可采石油量远高于2015-2050年甚至之后的累计需求量。中国到2035年将占世界能源消费总量的26%,占世界净增长的35%,石油需求增长的一半来自中国市场。同时全球汽车数量将在未来20年增加一倍,属于快速发展中国家中国和印度的汽车市场呈现快速增长的态势。据统计,中国汽油车在机动车中占比达84.7%。这种背景下,为了设计出更加高效的汽油机,我们必须对国V汽油的燃烧特性和替代物模型进行研究,本文对不同初始条件下的不同标号中石油国V汽油的层流燃烧特性进行了研究,同时构建了国V不同标号汽油的多组分替代物模型并利用实验数据对替代物模型进行了验证。
本文利用定容燃烧弹和高速纹影系统对中石油92号、95号、98号国V汽油在不同初始温度Tu(373 K、413 K、453K),不同初始压力Pu(0.1 MPa、0.3 MPa、0.5MPa)和不同燃空当量比(=0.7~1.4)下火焰传播的纹影图片进行火焰稳定性分析和层流燃烧速率测量,利用压力数据进行燃料爆发特性分析,并根据替代物模型构建原则构建了适用于国V不同标号汽油的多组分替代物模型,研究结果表明:
在给定初始条件下,汽油的马克斯坦长度随初始压力的升高而逐渐下降,说明火焰前锋面的不稳定性随着初始压力的升高而增强。初始温度对马克斯坦长度的影响不明显。随着当量比的增加,马克斯坦长度逐渐变小,火焰稳定性变差。三种标号汽油的马克斯坦长度它们之间的相互关系为:中石油98号>中石油95号>中石油92号,说明98号汽油稳定性最好,92号汽油最差。
在给定初始条件下,汽油的层流燃烧速率随着初始温度的升高而增加,随着初始压力的升高而降低,随着当量比的增加先升高后降低,层流燃烧速率最大值出现在当量比1.1处,不同标号汽油的层流燃烧速率之间的关系为:中石油98号>中石油92号>中石油95号。
对爆发压力、最大压力升高率、火焰发展时间以及燃烧持续时间进行了分析。在当量比1.1附近,燃烧压力最大,燃烧速率最快,混合气变浓或者变稀都会导致燃烧压力变小,燃烧速率降低,燃烧时间增长。高压浓混合气在最高压力值附近发生振荡,压力振荡使得爆发时间大大缩短,最大压力升高率急剧上升。
本文根据替代物模型构建的原则,构建95号国V汽油的基础燃料模型(PRF-95)、甲苯参比燃料模型(TRF-95)以及四组分替代物模型(TRF/DIB-95),包含正庚烷、异辛烷、甲苯、二异丁烯的四组分替代物模型与不同初始条件下实验值吻合较好,且与实际燃料的辛烷值和H/C吻合较好;同时获得了92号汽油的四组分替代物模型(TRF/DIB-92)和98号汽油的四组分替代物模型(TRF/DIB-98),在初始温度413K,初始压力0.1MPa下与实验值吻合较好。证明利用四组分替代物模型预测国V汽油层流燃烧速率的可行性。

Keyword:

爆发特性 层流燃烧速率 马克斯坦长度 汽油 替代物模型

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学能源与动力工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 胡二江

Year: 2017

Language: Chinese

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WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 3

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