乙醇-柴油混合燃料的理化特性研究

对乙醇-柴油燃料直接影响发动机性能和燃料的使用、存储和运输的几种基本物理化学性质进行了研究。通过对不同比例(乙醇含量分别0．2％、0．5％、1％、2％、5％、10Yoo、15％、20％、25％、75％)的混合燃料的密度、粘度、闪点、表面张力、十六烷值、稳定性和磨损性等理化性质的测试和研究，总结出了乙醇含量对混合燃料物性参数的影响规律，归纳出各种参数随温度变化的规律。以密度为特征参数，拟合出混合燃料粘度、表面张力随密度变化的关系，得到了具有较高精度的乙醇一柴油混合燃料的理化特性经验关系式。     

乙醇/柴油混合燃料喷雾粒度分布特性研究

采用激光粒度分析仪对乙醇/柴油混合燃料稳态自由喷雾粒度分布进行了试验研究,并就不同喷油压力、喷孔直径对乙醇、柴油及乙醇/柴油混合燃料稳态自由喷雾粒度分布的影响进行了对比研究。试验结果表明:各种燃料喷雾索特平均直径(SMD)的空间分布沿喷雾轴线均呈逐渐减小的趋势,其中柴油喷雾的SMD在20～40μm范围内变化,乙醇喷雾较柴油喷雾具有更小的SMD,且其空间分布较为均匀;随着乙醇含量的增加,乙醇/柴油混合燃料喷雾的SMD不断减小,其SMD大小和空间分布均匀性介于柴油喷雾和乙醇喷雾之间。     

强化混合条件下乙醇柴油和柴油的喷雾混合特性

通过可视化定容燃烧弹试验台,采用纹影法研究了强化混合条件对乙醇柴油(E 20)和柴油喷雾混合特性的影响,喷油压力为50~200,MPa,燃油温度为343~423,K.试验表明:随喷油压力提高,喷雾锥角略有减小,但喷雾贯穿距和喷雾体积显著增大,喷雾的油气混合速率大幅提高;随燃油温度增加,喷雾锥角、喷雾贯穿距和喷雾体积变化不大,喷雾混合速率变化不明显.尽管乙醇的挥发性高于柴油,但添加乙醇对柴油喷雾的贯穿距和喷雾锥角影响不大.E 20喷雾贯穿距略小于柴油,喷雾锥角比柴油的约大5%,卷吸的空气体积比柴油稍大,燃空当量比小于柴油,形成稀混合气所需的时间更短.降低氧体积分数将使燃空当量比增大.提高喷油压力和掺混乙醇是加快柴油喷雾稀混合气形成速率的可行方法.     

柴油-乙醇混合燃料直接在柴油机上使用的试验研究

阐述了进行柴油－乙醇混合燃料研究的必要性，对柴油、乙醇的主要理化性能进行了对比分析，利用添加剂解决了柴油与乙醇混合时由于存在分层现象而不能在柴油机上直接使用的关键问题，并根据筛选出的添加剂进行了柴油、乙醇的混合试验，得到了可直接用于柴油机的柴油－乙醇混合燃料(DEF)，为在柴油机上直接燃用DEF提供了理论依据。在X195型柴油机上不改变原机结构的条件下，分别使用纯柴油和DEF进行了负荷特性和排烟性能的台架对比试验。结果表明：在柴油机上直接使用DEF是完全可行的；与使用纯柴油相比，燃用DEF时，柴油机的冷启动性不变，燃料经济性、热效率均有所提高，排烟度降低。     

乙醇-柴油混合燃料的理化特性的研究

为了有助于开展乙醇柴油混合燃料在发动机上的应用研究，本文开展了不同乙醇掺混比例柴油乙醇混合燃料的主要理化特性的研究。采用数值计算的方法研究了不同乙醇掺混比例对混合燃料的低热值、十六烷值的影响；开展燃料的蒸馏特性试验、粘温特性试验，研究了不同乙醇掺混比例(EO，E10，E20，E30)对混合燃料的蒸馏特性、粘温特性的影响，并对混合燃料的粘温特性试验结果进行数值回归；采用相溶特性试验研究了不同乙醇掺混比例的混合燃料(EO—E100)的相溶特性，以及助溶剂对混合燃料相溶特性曲线的影响。研究结果表明：随着乙醇掺混比例的增加，混合燃料的低热值、十六烷值、粘度逐渐降低，混合燃料的低温蒸馏特性较强，助溶剂可有效解决乙醇柴油的相溶问题。     

乙醇-柴油混合燃料的应用研究进展

为了有助于开展乙醇-柴油混合燃料在柴油机上的应用研究,本文首先介绍了乙醇的生产原料及其理化特性,分析了乙醇-柴油混合燃料的排放机理,讨论了乙醇-柴油混合燃料的研究进展,指出目前乙醇在柴油机上的混合燃烧主要分为两大类:机内混合与机外混合燃料燃烧。最后重点以清华大学、吉林大学、上海交通大学为例,就各自对乙醇-柴油机外混合燃料燃烧研究的不同“亮点”分别进行论述,指出进一步选择合适的助溶剂以及恰当的着火改进剂等,可使乙醇-柴油混合燃料在柴油机上的应用早日实现。     

乙醇-柴油混合燃料的应用研究进展

为了有助于开展乙醇-柴油混合燃料在柴油机上的应用研究,本文首先介绍了乙醇的生产原料及其理化特性,分析了乙醇-柴油混合燃料的排放机理,讨论了乙醇-柴油混合燃料的研究进展,指出目前乙醇在柴油机上的混合燃烧主要分为两大类机内混合与机外混合燃料燃烧.最后重点以清华大学、吉林大学、上海交通大学为例,就各自对乙醇-柴油机外混合燃料燃烧研究的不同"亮点"分别进行论述,指出进一步选择合适的助溶剂以及恰当的着火改进剂等,可使乙醇-柴油混合燃料在柴油机上的应用早日实现.     

柴油丙烷混合燃料的喷雾特性的试验研究

利用高速摄像和纹影成像系统研究了柴油溶解丙烷混合燃料喷雾特性。研究了不同比例柴油/丙烷混合燃料的喷雾发展过程,归纳出柴油溶解不同比例丙烷在不同环境背压下喷雾的喷射距离、破碎长度、喷雾锥角随时间的发展规律。研究结果表明:柴油溶解不同比例丙烷混合燃料与纯柴油的喷雾特性在形态上存在较明显的差别,但是在喷射距离、破碎长度和喷雾锥角与时间及背压的关系上规律相同,即喷射距离与时间呈指数关系,破碎长度与时间呈负指数关系。喷雾锥角随背压及柴油中溶解的丙烷含量的增加而增大。     

可控热氛围下柴油/丙烷混合燃料低压喷雾及自燃特性试验

利用高速摄影仪研究了可控热氛围下柴油/丙烷混合燃料低压喷雾及自燃特性,首先对混合燃料喷雾发展过程进行了研究,归纳出了喷雾贯穿距及锥角随时间的变化规律,在此基础上应用可控热氛围燃烧器,对混合燃料喷雾自燃特性进行了研究.结果表明:混合燃料喷雾形态相比柴油更加宽而短,随着混合燃料中丙烷含量的增加,喷雾贯穿距逐渐缩短,喷雾锥角增大.混合燃料喷雾着火延迟期表现出多阶段的变化规律,在较低的协流温度下,随着丙烷比例的增加,喷雾着火延迟期显著增大;而随着协流温度和丙烷比例的增加,使得喷雾着火延迟期先减小后增加;协流温度继续增大后,随着丙烷比例的增加,喷雾着火延迟期单调减小.混合燃料喷雾火焰起升高度变化规律与着火延迟期随协流温度变化规律相类似,即较长的着火延迟期对应较高的起升高度,而较短的着火延迟期对应较低的起升高度.     

乙醇-柴油混合燃料对柴油机性能及排放的影响

通过对乙醇含量分别为5％、10％、15％和20％的混合燃料及纯柴油5种油品的对比实验，研究了燃用乙醇—柴油混合燃料时，柴油机燃油经济性、功率及排放特性的变化规律。实验结果表明，燃用乙醇-柴油混合燃料，柴油机的能量消耗率在乙醇含量为15％时最佳，功率有所下降，但由于乙醇添加量较小，总体来说对发动机性能影响不大，在排放特性方面，NOx的比排放量基本随着乙醇掺烧比例的增加而减少；HE、CO的比排放量基本上随着乙醇掺烧比例的增加而增加；随着乙醇掺入比例的增加，发动机的可见烟度和滤纸式烟度均有显著的降低，干碳烟(DS)的比排放量也呈下降趋势。     

木薯乙醇-汽油混合燃料生命周期评价

利用生命周期评价理论，对E10、E22、E85和E100等木薯乙醇-汽油混合燃料进行了生命周期能源、环境及经济性评价，并提出木薯乙醇一汽油混合燃料推广可行度指标。结果表明：与汽油比较，所有木薯乙醇-汽油混合燃料生命周期的整体能源消耗增加，石油消耗降低；生命周期CO、CO2和HC排放降低；生命周期成本增加，并需要政府补贴政策支持。从平衡能源消耗、环境影响和经济性角度考虑，E10是较合适的推广应用形式。     

木薯乙醇-汽油混合燃料生命周期能源消耗多目标优化研究

建立了木薯乙醇—汽油混合燃料生命周期能源消耗单目标和多目标优化模型。以生命周期总体能源消耗、化石燃料消耗和石油消耗为优化目标，对木薯乙醇—汽油混合燃料生命周期能源消耗进行了单目标及多目标优化，并进行了灵敏度分析。结果表明：多目标优化能使木薯乙醇—汽油混合燃料的生命周期总体能源、化石燃料和石油消耗同时降低，可以为木薯乙醇—汽油混合燃料的应用提供决策依据，具有重要的应用价值。     

基于平面激光Mie散射技术的乙醇喷雾特性研究

采用平面激光Mie散射技术,利用直喷式发动机的多孔喷油器,研究了喷射压力、环境压力对乙醇喷雾特性的影响,并与汽油喷雾进行对比.试验结果表明:乙醇喷雾的贯穿距随着喷射压力的升高和环境压力的降低而增大;喷雾锥角随着环境压力和喷射压力的升高而增大.乙醇喷雾的初速度和贯穿距小于汽油喷雾,其喷雾锥角与汽油无明显差别.     

Development of Breakup Model for Large Eddy Simulation of Diesel Spray

Diesel spray is injected at high pressure. So, upper stream region of spray is high Weber number condition. However, even if the fuel is injected at high pressure, the downstream region of spray is corresponding to relatively low Weber number condition. Thus, KH （Kelvin-Helmholtz） model modeled for high Weber number conditions and MTAB （modified Taylor analogy breakup） model are used for primary and secondary breakup processes respectively. This study is focused on the development of new hybrid breakup model The calculations are performed by LES （large eddy simulation） incorporated into KIVA code. LES of non-evaporating diesel spray are performed using KH ＆ RT （Rayleigh-Taylor） model, MTAB model and KH-MTAB model. Then, LES with these models were compared with experimental results. As the result, the availability of KH-MTAB model is showed. It is found that KH-MTAB is good agreement with experimental results of penetration and SMD （Sauter mean diameter） in relatively low density conditions.     

着火改进剂对乙醇--柴油燃料排放特性的影响

随着乙醇含量的增加，乙醇柴油混合燃料的含氧量增大，但热值、十六烷值和粘度下降。助溶剂可以提高混合燃料的稳定性，着火改进剂能提高它的十六烷值。在发动机上的研究结果表明：柴油机的排放与负荷、掺醇量、助溶剂及着火改进剂有关。大负荷时，随着混合燃料中乙醇含量的增加，烟度明显改善，NOx排放有所降低，但使用乙醇柴油混合燃料时，未燃乙醇和乙醛排放增加，而且CO和总碳氢(THC)排放高于柴油，但助溶剂与着火改进剂能降低CO和THC排放，THC排放甚至低于柴油。     

正丁醇/柴油调和燃料的蒸发雾化特性研究

将正丁醇和柴油以一定比例进行调和,测定了燃料的运动黏度、馏程、密度、闭口闪点、十六烷值、热值等蒸发雾化特性,并根据试验数据及三维数值模拟,分析了燃料射流在内燃机燃烧室内的雾化液滴直径、喷雾穿透距离及射流的湍流动能和耗散率,并进行了雾化特性之间的相关性分析。研究结果表明:调和燃料的蒸馏特性中10%馏点出现大幅提前,95%馏点相差不大,密度、低热值与掺混比例呈现线性下降趋势,运动黏度、闭口闪点、十六烷值在掺入少量正丁醇时下降明显,随着掺混比增大下降趋势趋于平缓。雾化特性的雾化液滴直径和湍流动能随掺混比例增加呈现减小趋势,而射流的高速扩展区面积及平均耗散率增大。蒸发雾化特性中运动黏度、密度和50%蒸馏点对燃料的雾化结果影响较大,而雾化结果中的液滴直径受燃料特性的影响较大,闭口闪点、十六烷值、热值对雾化的影响相对较弱。     

汽油/柴油掺混燃油两段喷射喷雾特性试验研究

基于定容燃烧弹与超高速数码相机搭建的LED-Mie散射喷雾试验台,研究了不同参数对柴油、汽油质量占比20%的柴汽混合油(记为G20)单段与两段喷射主喷液相喷雾特性的影响。结果表明,单段喷射喷雾贯穿距与喷雾锥角随喷射压力的增大而增大,G20喷雾贯穿距略小于柴油喷雾贯穿距,G20喷雾锥角略大于柴油喷雾锥角。将环境温度由300K升高到850K,喷雾贯穿距变小且喷雾很快达到稳定。冷态环境下(300K),两段喷射主喷喷雾贯穿距起始阶段与单段喷射喷雾贯穿距基本一致,但随着喷雾发展200μs左右后,两段喷射主喷喷雾贯穿距变得略小于单段喷射喷雾贯穿距。两段喷射主喷喷雾锥角略大于单段喷射喷雾锥角,预主喷间隔时间对喷雾锥角影响较小。     

柴油雾化特性的定量研究

采用激光衍射技术对不同启喷压力和孔径喷嘴的燃油雾化情况进行了定量研究,并对相关粒径分布进行了分析,给出了两者对燃油雾化各项指标的影响程度。结果表明,燃油雾化后,油滴的尺寸数目和体积分布曲线都呈双峰趋。启喷压力的提高和喷孔直径的减小都能促使雾化质量变好,索特平均直径D32降低,但降低的幅度并不相同。     

代用燃料在柴油机中的应用研究

本文对植物油,生物柴油,乳化油,乙醇/柴油等的制备和理化特性进行了研究.通过柴油机台架试验,研究了柴油机燃用生物柴油、乙醇/柴油、微乳燃油的排放特性.对比试验表明:生物柴油CO,碳氢(HC)和颗粒物(PM)的比排放下降幅度分别为34.6％,40.2％和28.9％,但NOx比排放增加了6.63％;柴油机燃用乙醇/柴油时,...