二甲醚液滴高压蒸发的数值模拟

在分析燃油液滴高压蒸发规律的基础上,考虑液滴内部的热传导过程、内部环流和非理想气体效应,建立了高压蒸发模型,并利用该模型对二甲醚(DME)单液滴的蒸发过程进行了数值模拟分析。采用状态方程法计算了DME-N2体系的气液相平衡。结果表明:高压有利于燃料液滴蒸发;即使环境压力超过燃油的临界压力,其平衡蒸发温度也未必能达到临界温度。     

世界二甲醚应用开发现状

二甲醚因其对人体无毒、使用安全,对环境友好,并具有良好的燃料性能,可部分替代液化气民用燃料以及替代柴油作为清洁的汽车燃料,加之其原料来源丰富,生产成本低,因此其生产与应用技术的研发受到世界各国的关注。综述了当前世界及中国二甲醚应用技术的进展情况,对我国二甲醚应用技术的研发提出建议。     

二甲醚/液化石油气液滴超临界蒸发特性的数值模拟

引入相平衡理论建立了DME-LPG-N2三元气、液高压相平衡,获得了液滴表面各组分的物质的量分数.建立了混合液滴超临界蒸发的计算模型,计算了二甲醚(DME)/液化石油气(LPG)双燃料液滴的蒸发过程,考察了液滴的初始直径、初始组分、环境温度和环境压力对蒸发过程的影响.结果表明:环境压力、温度越大,环境介质(N2)在液滴中的溶解越明显;液滴初始直径越小,蒸发寿命越短;液滴中DME越多,亚临界蒸发过程中的液滴蒸发寿命越长,而超临界蒸发过程中液滴蒸发寿命越短;环境温度越高,液滴蒸发寿命越短;在研究的温度范围内,环境压力越高,在亚临界条件下液滴蒸发寿命越短,而在超临界条件下液滴蒸发寿命越长.     

零维模型在二甲醚发动机工作过程中的应用研究

利用韦伯(WIEBE)模型、WASTON模型、Whitehouse-Way模型模拟计算二甲醚(DME)发动机的工作过程,将模拟计算示功图与试验结果对比,检验上述模型在预测二甲醚发动机燃烧规律方面的准确性。对比结果表明,在适当调整喷油正时、燃烧始角、循环供油量、循环初始压力和初始温度以及燃料热值等初始参数的基础上,上述模型的模拟计算结果与二甲醚发动机试验测定数据基本相近。说明上述各模型不仅适用于理想状态下的柴油发动机运行参数预测,亦适用于二甲醚发动机运行参数的预测。     

超临界工况下二甲醚蒸发的数值模拟

基于瞬态气液相控制方程,建立了超临界工况下二甲醚(DME)蒸发的数学模型,并进行了数值求解。详细考虑了高压下的非理想气体效应、液滴表面热动力相平衡、环境气体的可溶性、流体热物性的高压修正以及Soret和Dufour耦合效应等。计算结果表明,高压下气体溶解显著增强,相变焓明显偏离蒸发潜热,d~2律已不能准确描述液滴蒸发现象,液滴表面温度一直处于上升状态,甚至可以达到临界点;而且,随着压力的上升,耦合效应对蒸发的影响逐渐增强。     

甲醇和二甲醚燃料在发动机中的应用现状

论述了我国发展甲醇和二甲醚燃料的必要性,并分析了甲醇和二甲醚(DME)作为发动机燃料的优势和不利因素,详细阐述了目前汽油机、柴油机和HCCI发动机燃用甲醇和二甲醚燃料的现状,指出了今后发动机代用燃料的发展方向。     

二甲醚/氢气稀混合气的着火特性

利用激波管测量了二甲醚(DME)/氢气(H2)/氧气(O2)/氩气(Ar)稀混合气在宽广条件下的着火延迟期,并利用Chemkin软件对着火过程进行了模拟计算.实验结果表明,当混合气中H2的摩尔分数2HX80%时,着火延迟期呈现出了典型的Arrhenius温度与压力依赖性;当80%2HX98%时,着火延迟期与温度仍呈现出Arrhenius关系,但是压力越高全局活化能越高;当2HX98%时,着火延迟期与温度和压力都呈现出复杂的依赖关系.实验结果和计算结果均表明,随着H2混合比例增加,DME/H2混合气的着火延迟期呈现非线性的变化规律而且模型NUIG C4可以很好地预测出实验结果.通过自由基浓度分析和标准化H自由基消耗速率分析解释了上述现象.     

半干法脱硫喷雾液滴蒸发模型的研究

半干法烟气脱硫优势明显,喷雾干燥效率直接影响其运行成本.目前的商用CPFD软件仅有纯水蒸发模型,未考虑溶质浓度对蒸发速度的影响.基于Barracude软件的反应模型,在考虑溶质材质、溶质浓度、颗粒相关系等影响因素的基础上,开发了新的蒸发模型,与查尔斯·沃斯的单液滴蒸发实验的结果对比,验证了该模型的准确性.     

BQ型柱塞油泵内二甲醚柴油混合燃料的气阻仿真

为研究二甲醚/柴油混合燃料在燃料供给系统内气阻的产生机理和影响因素,依据BQ型柱塞油泵建模,运用Fluent软件分析油泵凸轮不同转速下,以及进油阶段不同泵内初始压力和不同进油压力条件下油泵内的流体分布情况。分析表明:混合燃料中DME含量越高,气阻现象越明显;改变凸轮型线,增加柱塞在密闭泵腔阶段下行的速度,有利于减少泵内液态DME的气化,降低进油开始时泵内的初始压力,进油时泵内初始压力越低,进油压力越高,越有利于泵内气态DME的重新液化,避免进油受阻现象的发生。     

二甲醚发动机非常规污染物排放特性研究

用气相色谱法和傅里叶变换红外光谱法测量了燃用二甲醚(DME)的ZS195柴油机排气中的非常规污染物甲醛和甲酸甲酯的排放量,探讨了发动机结构与运转参数对非常规污染物排放的影响.测试结果表明,在非常规排放物中,甲醛是其中的主要成分,在较高转速和负荷工况,甲醛排放量随转速和负荷的变化趋势与未燃HC基本相同.在转速一定的条件下,甲醛和甲酸甲酯排放量均随喷油压力升高而减少;甲醛排放量随喷油提前角和喷孔直径的增大而下降,而甲酸甲酯排放量则随喷油提前角和喷孔直径的增大而上升.     

二甲基醚喷雾数值模拟与实验研究

基于KIVA程序对二甲基醚(DME)的喷雾特性进行了三维数值模拟,利用高速摄影机在定容室内对喷雾过程进行了深入的实验研究．分析了环境背压、启喷压力、喷孔直径等因素对喷雾特性的影响．比较和分析了喷雾特性的模拟结果和实验数据,并将二甲基醚的喷雾特性与柴油进行对比．通过研究,获得了DME喷雾锥角、贯穿距和索特平均半径随喷射、环境条件变化的一般规律．     

二甲基醚喷雾实验研究

本文应用高速摄影技术在定容压力室内对柴油代用燃料二甲基醚(DME)的喷雾特性进行了较为深入的实验研究,分析了背压、喷射压力等因素对喷雾特性的影响,获得了DME喷雾有别于柴油的一般规律。     

二甲醚发动机燃烧模型的建立

根据直喷式四冲程柴油机的工作特点,结合传统柴油机的燃烧模型,建立适合于二甲醚发动机的燃烧模型,并进行模拟计算。模拟结果与试验结果比较吻合,表明该模型具有一定的适用性。     

二甲基醚(DME)碰壁喷雾特性和燃烧特性试验研究

用阴影法和火焰直接成像法对二甲基醚（DME）碰壁喷雾特性和燃烧特性进行了试验研究。研究结果表明，二甲基醚碰壁后沿壁面发展特性与柴油极为相似，即沿壁面径向扩散，形成油雾的爬壁现象，二甲基醚沿壁面发展速度比柴油慢，但碰壁后的反弹量比柴油多；加热条件下二甲基醚碰壁试验研究表明，热碰壁沿壁面的发展速度比冷碰壁快，反弹量比冷碰壁多。在平板上方有一个明显的浓度梯度变化区域，碰壁后期在平板与燃烧室壁面存在一个二甲基醚浓度高的三角区域。二甲基醚碰壁对燃烧滞燃期影响不大，但着火位置造近壁面，大部分的二甲基醚都是着壁之后燃烧，并且燃烧火焰在高浓度的三角区域持续较长时间，因而碰壁燃烧持续期略有延长，与柴油相比，二甲基醚燃烧火焰几乎经过整个壁面上部燃烧室的区域，火焰经过的面积大。     

直喷式柴油机燃用二甲基醚(DME)试验研究

介绍了在1100单缸直喷式柴油机上燃用DME的发动机试验研究结果。研究表明：通过增加循环供油量可使柴油机燃用DME后恢复到原机略低，同时缸内最大爆发压力降低，发动机碳烟排放为零，HC和CO排放比原机略高，NOx排放比原柴油机降低约50%以上，供油提前角减少，缺内最大爆发压力降低，NOx排放可进一步大幅度降低，但HC排放略有升高；加大喷孔直径，缸内爆发压力升高，NOx排放升高，HC和CO排放在中低负荷相差不大，但在大负荷工况有所升高。     

高原地区二甲醚燃烧器的选型研究

二甲醚作为清洁能源,不仅可以解决我国"缺油、少气"的能源现状,而且可以减少对环境的污染。二甲醚燃烧器是将二甲醚与空气中的氧气充分混合燃烧后转变为热能的装置。主要研究二甲醚燃烧器在高原地区使用时修正系数的计算过程,以及二甲醚燃烧器在高原地区的选型方法。为二甲醚燃烧器在高原地区的应用提供了理论基础。     

二甲醚发动机性能试验研究

对柴油机燃用二甲醚(DME)，在各种技术条件下的发动机排放性能、动力性和经济性进行了试验研究．结果表明，燃用二甲醚时，发动机碳烟排放很低，但在大负荷工况下，由于燃烧不好，CO和HC的排放较高．采用进气增压技术，有利于改善燃烧，降低排放和能量消耗率．采用废气再循环(EGR)技术可以有效地降低NO，排放，但在大负荷和过高的废气再循环率情况下，会使燃烧恶化．进气增压和适度的废气再循环率相结合，可以同时降低排放和改善能量消耗率，有利于达到超低排放的要求。     

喷射参数对二甲醚PPCCI发动机燃烧与排放特性的影响

在一台6缸增压电控共轨二甲醚发动机上进行试验,研究了预喷时刻、预喷燃料量、喷射压力、主喷时刻等喷射参数对二甲醚部分预混合充量压缩燃烧(PPCCI)发动机燃烧与排放特性的影响。试验结果表明:随预喷时刻提前,缸内压力峰值降低,二甲醚发动机缸内燃烧由两阶段放热转变为PPCCI三阶段放热,氮氧化物(NOx)排放显著降低,HC和CO排放升高;随预喷射燃料量增加,缸内压力峰值及预混合燃烧的冷焰反应和热焰反应速率明显增大,NOx排放逐渐降低,HC和CO排放显著升高;随喷射压力降低,预混合燃烧热焰反应速率增加,主喷扩散燃烧始点推迟,扩散燃烧放热率峰值和NOx排放明显降低,HC和CO排放升高;随主喷时刻推迟,预喷预混合燃烧几乎没有变化,主喷扩散燃烧延后,缸内压力峰值和放热率峰值降低,NOx排放显著降低,HC和CO排放升高。     

喷油系统参数对二甲醚喷雾燃烧过程影响的实验研究

对发动机喷油系统参数对二甲醚(DME)喷雾燃烧过程的影响进行了实验研究，包括喷孔直径和喷油提前角对喷雾燃烧过程的影响。研究结果表明，喷孔直径对DME着火滞燃期和燃烧持续期几乎没有影响，喷孔直径增大，喷雾核心贯穿距增大，燃烧火焰在壁面附近持续时间延长；对于小孔径喷油嘴，燃烧火焰在喷嘴附近持续时间较长，在燃烧中后期可以看到明显的火焰亮光，表明小孔径喷油嘴易产生泄漏，而且随着孔径减小，亮度加强，泄漏越严重；示功图分析结果表明，喷孔直径增大，缸内工质平均温度升高，平均有效压力增大，大孔径喷油嘴有利于提高发动机热效率，但会导致NOx排放升高，在实验条件相当的情况下，喷油提前角对二甲醚着火滞燃期和燃烧持续期几乎没有影响。