DME与LPG预混平面火焰的甲醛及NO_x排放特性

对二甲醚与液化石油气预混平面火焰中不同掺混比例下的甲醛生成、NOx的排放特性进行了实验研究.实验结果表明,固定燃料质量流量和当量比条件下,火焰中甲醛质量浓度随着二甲醚掺混比例的增加而增加,其峰值质量浓度为相同工况纯LPG燃烧时的2～5倍,表明混合燃料中的二甲醚仍然是甲醛产生的主要来源;尾气中的NOx质量浓度随二甲醚比例的增加而降低,但均不高于16.08,mg/m3.控制二甲醚的完全氧化是二甲醚与液化石油气掺混燃烧中减少甲醛排放的关键途径.     

二甲醚在发动机气缸内喷雾燃烧过程的实验研究

在可视化光学发动机上进行了二甲醚(DME)喷雾燃烧过程的试验，应用高速数字摄像机拍摄了柴油和二甲醚缸内喷雾燃烧过程，并应用计算机高速采集系统同步测量了缸内压力．高速摄影照片表明，二甲醚一离开喷嘴就迅速蒸发，可以明显看到缸内气流运动对油速“核心”的吹散作用，并造成二甲醚的碰壁油量较柴油的少．和柴油相比，二甲醚着火滞燃期短，着火位置更靠近燃烧室壁面，着火面大，燃烧初期火焰发展迅速．二甲醚压升滞燃期比发火滞燃期明显减小，而柴油两者几乎相等．在相同热值燃料条件下，发动机燃用柴油和二甲醚时，缸内最大爆发压力、燃烧放热率和平均指示压力几乎一样．高速摄影很难拍摄到二甲醚燃烧初期和后期的火焰照片．研究结果还表明，较小的涡流比有利于提高二甲醚发动机的性能。     

二甲醚柴油各组分含量数值模拟研究

为了实现发动杌的清洁、高效燃烧,二甲基醚作为压燃式发动机的代用燃料已经引起了国内外的广泛关注.本文在KIVA源程序中向燃料库添加液态DME的各种物性参数数据模块等以建立二甲醚燃料库,针对二甲醚燃料建立了油束模型和燃烧模型,并把这些数学模型耦合入KIVA后形成子程序并建立了二甲醚燃烧数值仿真计算平台.利用建立的平台计算了燃烧二甲醚柴油时的各组分含量.数值模拟表明:仿真结果与试验结果相同,所建立的二甲醚燃烧过程数值模拟平台具有一定的实用性.结果表明:燃用二甲醚的发动机与燃用柴油比较,缸内组分CO、CO2量较少.     

柴油机燃用二甲醚的燃烧特性

对直喷式柴油机燃用二甲醚的燃烧特性进行了研究,测量了示功图和油器针阀升程,计算了燃烧特性并与燃用柴油进行对比。结果表明,与柴油相比,发动机燃用二甲醚时的喷油延迟期延长,滞燃期缩短,最高爆发压力和最大压力升高率均低于柴油机。研究表明发动机燃用二甲醚具有良好燃烧特性。     

掺杂H2和CO2对二甲醚燃烧的耦合化学作用研究

对掺杂H2和CO2的二甲醚预混火焰进行研究,分析H2和CO2的化学效应对二甲醚燃烧火焰温度、主要产物、中间产物和自由基的耦合影响。结果表明,在10%H2条件下,CO2浓度越高,其化学效应对温度下降,二甲醚消耗,乙炔、甲醛、乙醛及H生成的抑制作用越强,对O、OH生成的促进作用也越强;H2的化学效应对温度升高和二甲醚燃烧的促进作用随CO2浓度升高而增强,对H生成的促进作用随CO2浓度升高而减弱,对O、OH、乙炔、甲醛及乙醛生成的促进作用与CO2浓度无关。     

二甲醚HCCI发动机污染物排放的气相色谱试验研究

在对配有氢火焰离子化检测器的气相色谱仪的分离柱温、载气流速、气化室温度和检测器温度等工作条件进行优化的基础上,采用外标法,经色谱工作站绘制出甲醛和甲酸甲酯的工作标准曲线,继而对二甲醚均质压燃发动机的常规排放物、甲醛和甲酸甲酯排放进行了检测。试验结果表明,二甲醚均质压燃发动机可在较窄的工况范围内运转,其燃烧温度较低,排气温度仅在120～220℃的较低范围内变化,NOx和碳烟可达到零排放水平,随着负荷的增加,CO2排放增加,CO和HC的排放减少;甲醛和甲酸甲酯作为不完全燃烧产物存在于排气中,二者的排放量随着负荷或转速的增加而减少。     

直喷式柴油机燃烧过程模拟与分析(二)

利用IIVA-Ⅱ程序模拟计算直喷式柴油机燃用柴油时缸内的燃烧过程，如混合气形成过程、缸内温度场、主要有害物质NOx的生成浓度分布等。通过对直喷式柴油机燃用柴油时燃烧过程的模拟计算与分析，对模拟燃用绿色能源-二甲醚的燃烧过程提出了一些建议。     

直喷式柴油机燃烧过程模拟与分析(一)

利用KIVA-Ⅱ程序模拟计算直喷式柴油机燃用柴油时缸内的燃烧过程，如混合气形成过程、缸内温度场、主要有害物质NOx的生成浓度分布等。通过对直喷式柴油机燃用柴油时燃烧过程的模拟计算与分析，对模拟燃用绿色能源-二甲醚的燃烧过程提出了一些建议。     

天然气燃烧器燃烧二甲醚_DME_的试验研究

在一个清洁燃气燃烧试验平台上,对二甲醚的燃烧特性进行试验研究。通过测量炉内烟气的温度场及排放参数,炉胆的中心温度随着过量空气系数的变化而变化,α=1.3处温度达到最高;研究了在普通燃气燃烧器上燃用二甲醚的安全性和可行性。本研究还将燃气工业锅炉燃用二甲醚与燃用柴油、天然气的经济性进行了对比分析。研究表明,二甲醚相对于柴油、液化天然气等传统燃料,具有出色的燃烧性能和排放特性,以及较好的经济指标。同比天然气和柴油,二甲醚燃烧性能好,燃烧充分,热效率高,能量利用率高。二甲醚热值约为柴油的70%,而价格却是柴油的1/2。二甲醚同天然气对比,二者具有相同的优势。     

二甲醚-空气混合气层流燃烧速度的测定

在定容燃烧弹中利用高速纹影摄像法系统地研究了不同燃空当量比和初始压力下二甲醚-空气混合气的层流燃烧特性.利用球形扩散火焰理论分析纹影照片,获得了不同初始压力和当量比下的二甲醚-空气混合气层流燃烧速率.结果表明：随着初始压力的增大,层流燃烧速率显著减小,层流燃烧速率的峰值向浓混合气侧偏移.拉伸层流燃烧速率随拉伸率的增加而增加,拉伸层流质量燃烧速率随拉伸率的增加而减小.根据球形扩散火焰模型得到混合气的马克斯坦长度值表明：在各初始压力下,随着当量比的增加,二甲醚-空气混合气的马克斯坦长度值逐渐减小,火焰前锋面的不稳定性增加.     

不同类型微火源对复合燃烧作用机制的辨识

缸内喷射少量二甲醚(DME)形成微火源引燃汽油复合燃烧,可以拓展汽油稀释燃烧的界限,进一步提高发动机的经济性.基于三维计算流体动力学(CFD)结合化学反应动力学模拟,分析了不同微引燃燃料缸内分布作用下初始自燃点的产生机制,为集聚型和离散型微火源的类型判定提供辨识依据.结果表明:微火源的形成受到局部温度和DME浓度的共同作用,离散型微火源主要受到局部温度的影响,而集聚型微火源主要受到DME局部浓度的影响.离散型微火源可以提高缸内整体活性,促进火焰传播与多点自燃;集聚型微火源可以引燃高稀释混合气.甲醛的净生成速率变化特征可用于定量识别不同类型的微火源,判别依据为:在过渡阶段缸内甲醛质量变化不超过最大质量的10%,且甲醛净生成速率的导数存在多个0点,表明高浓度甲醛分布区域快速消耗与低温区域甲醛生成过程共同进行.     

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。     

二甲基醚/天然气双燃料均质压燃过程详细化学反应动力学数值模拟研究(Ⅰ)--二甲基醚反应机理研究

应用零维详细化学反应动力学模型对二甲基醚均质压燃燃烧反应机理进行了数值模拟研究。结果表明二甲基醚放热反应为典型的双阶段放热反应，经历低温反应、负温度系数区域和高温反应三个过程．高温反应又分为蓝焰和热焰两个阶段。二甲基醚自燃着火由过氧化氢(H2O2)分解所控制，甲醛(CH2O)是过氧化氢的主要来源。基于化学敏感性分析．得到了均质压燃二甲基醚反应的主要途径：首先是二甲基醚脱氢，经过两次加氧后得到甲醛基；然后生成甲酸基(HCO)；最后生成一氧化碳(CO)。在二甲基醚的氧化反应过程中，氢氧根(OH)发挥着重要的作用，它是二甲基醚脱氢反应和CO氧化过程中的主要自由基。     

论DME燃烧与微量污染物生成机理研究

回顾了直喷式柴油机燃用清洁代用燃料二甲醚（DME）的燃烧与污染物生成机理的研究情况。结合DME高温热解、高温氧化以及低温自燃着火过程研究现状的讨论,着重阐述了DME发动机尾气中甲酸甲酯、蚁酸、甲醛等微量污染排放物的生成机理。论述了在DME燃烧中蚁酸与NOx之间的相互作用及其对低NOx排放的影响。     

二甲基醚（DME）燃烧特性研究

作者在定容燃烧弹上用火焰直接成像法研究二甲基醚 (DME)燃烧过程 ,研究了 DME的滞燃期和火焰传播特性以及不同环境温度和压力对燃烧过程的影响。研究结果表明 ,DME的滞燃期比柴油短 ,燃烧室内的温度和压力升高时 ,滞燃期缩短 ;DME的着火位置靠近喷嘴一侧 ,柴油与 DME的体积相同时 ,DME的燃烧持续期比柴油短 ;DME的燃烧火焰亮度比柴油小 ,表明 DME的燃烧温度比柴油低。燃烧后期 ,燃用 DME时 ,喷嘴有明显的泄漏现象。此外 ,作者在单缸直喷式柴油机上进行了燃用 DME的燃烧特性试验研究 ,研究结果表明 ,DME的预混合燃烧放热率比柴油低 ,缸内最大爆发压力和最大压力升高率比柴油低。由于喷油持续期延长 ,DME的燃烧持续期比柴油长 ,在上止点后 80° CA出现一个较大的放热峰值。     

二甲基醚/天然气双燃料均质压燃详细化学反应动力学数值模拟研究(Ⅱ)--二甲基醚/天然气反应机理研究

应用零维详细化学反应动力学模型研究了二甲基醚／天然气双燃料均质压燃燃烧反应机理。结果表明由于两种燃料相互作用，DME低温反应进行程度很小，没有第二次加氧过程，β-scission起主导作用，大部分甲醛由CH3O生成，而不是DME的低温反应；H2O2主要由DME控制，H2O2浓度升高促进了天然气的低温反应进行；另一方面，天然气低温反应放热也促进了DME的氧化反应，OH浓度升高，使CO能够全部氧化。计算结果表明，在压缩比较高的条件下，天然气浓度变化对DME稀燃极限几乎没有影响，但压缩比较低时，随着天然气浓度升高，DME稀燃极限浓度升高。     

二甲基醚燃烧过程及其优化的数学模拟研究（Ⅱ）

用作者建立的DME燃烧过程数学模型对DME燃烧过程优化进行了研究,研究了不同喷嘴,不同喷油提前角和进气涡流比对DME燃烧过程及NOx生成的影响,结果表明,供油提前角对DME燃烧过程的影响变化趋势与柴油类似,喷油提前角减小,NOx排放减小,通过增大喷孔流通截面积提高喷油速率和降低发动机的涡流比可以改善发动机的经济性能,但发动机的NOx排放将会有所增加,优化DME燃烧过程措施是燃烧经济性和NOx排放的折衷。     

废气再循环对二甲醚/天然气双燃料均质压燃燃烧过程和排放特性的影响

在一台单缸直喷式柴油机上研究了冷却废气再循环(EGR)对二甲醚(DME)／天然气(CNG)双燃料均质压燃(HCCI)燃烧过程和排放的影响．结果表明，EGR率加大，着火时刻滞后，放热速率降低，燃烧持续期延长，DME比例加大，着火始点提前，放热率峰值上升，燃烧持续期缩短，EGR率增大，发动机“失火”和爆震燃烧的DME比例增大，但“失火”和爆震燃烧之间的DME比例区间变宽，EGR可以拓宽HCCI发动机的工况范围．对应不同比例的EGR，有一个热效率最佳的DME比例区域．HC排放和CO排放随EGR率的增高而增加，随DME比例的增大而降低．NO。排放在不发生爆震的情况下保持在极低的水平．因此，控制DME比例和EGR率是控制DME／CNG双燃料HCCI发动机燃烧过程、性能和排放的关键。     

双燃料HCCI燃烧的优化策略

对有废气再循环(EGR)的情况下单一二甲基醚(DME)、DME／甲醇(Methanol)和DME/天然气(CNG)双燃料的均质压燃(HCCI)燃烧进行了实验研究．研究结果表明,单一DME的HCCI只能在小负荷下实现．采用DME／甲醇双燃料后,HCCI的负荷范围达到了原柴油机中高负荷水平．EGR能扩大双燃料HCCI的可控燃烧范围,但对扩展双燃料HCCI燃烧的负荷范围作用不大．分层燃烧技术有扩大双燃料发动机的负荷范围到大负荷的潜力．DME／甲醇双燃料HCCI的指示热效率要优于DME／CNG．在低负荷工况,采用单一DME加EGR的HCCI燃烧能获得更好的经济性指标．