无铅汽油在定容燃烧过程中苯排放的试验研究

无铅汽油的广泛使用,使得汽车排放物中有害物质苯的数量有所增加。为了解汽油燃烧过程中苯的生成规律,选用93#汽油、基础油和适当比例的添加剂为试验燃料,在定容燃烧弹上进行了一系列试验研究,利用气相色谱仪分析得到苯的排放量。试验结果表明,燃烧产物中的苯源于未完全燃烧的燃油,燃烧过程中裂解出的小分子自由基也会形成苯,在燃料中添加乙醇后,苯的排放量并不一定增加。     

高压甲烷射流对层流火焰作用的试验

高压气体燃料射流与引燃的层流火焰间的相互作用决定了天然气直喷发动机的着火稳定性．在定容燃烧弹中,用点火针点燃预混甲烷形成层流火焰,并在不同火焰半径时刻进行高压甲烷射流．采用高速纹影法测试了甲烷不同喷射延时τ对预混层流火焰的影响．结果表明：甲烷喷射延时τ决定了预混层流火焰等效半径R的发展,随着τ增大,预混层流火焰等效半径R增大;射流对层流火焰发展的影响与其作用于层流火焰时火焰等效半径有关,存在一个临界火焰等效半径R₀,当R0时,射流吹熄火焰;R=R₀时,甲烷射流吹熄预混层流火焰后仍可被引燃,火焰传播速度加快;R>R₀时,甲烷射流更容易引燃成湍流燃烧火焰,同时预混火焰未受射流干扰区域仍旧保持层流火焰,此时层流火焰、湍流燃烧火焰并存,火焰传播速度加快．     

微管流动反应器中大分子直链烷烃着火特性

利用实验及数值计算研究了当量比为1的正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十四烷和正十六烷/空气混合气在具有确定温度边界微管流动反应器内的着火特性．研究分析了几种直链烷烃低流速弱火焰在0.1～0.5 MPa压力下的火焰结构、热释放率及反应特性．计算结果表明几种典型单组分燃料有相似的火焰结构．其弱火焰呈现冷焰、蓝焰和热焰这3个反应阶段．随压力增加,冷焰位置未出现显著偏移,蓝焰位置向低温段移动,热焰向高温段偏移．以正癸烷为对象深入分析了压力对高碳直链烷烃弱火焰各阶段反应特性的影响,研究发现压力增大时,冷焰热释放贡献率增大,热焰热释放贡献率减小．     

汽油与异辛烷/正庚烷的燃烧特性分析

利用定容燃烧弹系统,研究了相同辛烷值的两种燃料-标准汽油和异辛烷/正庚烷在化学当量比条件下的预混燃烧过程.通过高速摄像系统拍摄了标准汽油和异辛烷/正庚烷的层流预混阶段火焰传播过程,着重分析、比较了两种燃料的滞燃期,层流火焰传播速度和马克斯坦长度.结果表明,虽然两者辛烷值相同,但是异辛烷/正庚烷拉伸和无拉伸层流火焰传播速度均高于标准汽油的,而且标准汽油对应负的马克斯坦长度,其火焰稳定性较差,异辛烷/正庚烷对应正的马克斯坦长度,其火焰的稳定性较好.从火焰外观上,两种燃料的前期火焰基本一致,为淡蓝色预混火焰;但后期火焰的差异很大,汽油呈碳粒型燃烧,而异辛烷/正庚烷则为充分预混型.     

正庚烷预混火焰中PAHs的生成机理

应用CHEMKIN软件对正庚烷预混火焰中碳黑的先驱物PAHs的生成机理进行研究,得到了包含49种组分、94个基元反应的简化模型.该饥理包含正庚烷的燃烧和PAHs的生成两部分,正庚烷的燃烧模型构建在Patel等人模型的基础上,增加了3个低温区关键反应;PAHs生成机理主要根据脱氢加乙炔(HACA)反应机理添加.新模型能够模拟正庚烷预混燃烧的冷焰和热焰反应以及预测PAHs的生成过程,与详细模型计算结果吻合较好.为CFD多维模型与化学反应动力学模型相耦合的燃烧计算提供了可行的途径.     

汽油机燃用含氧混合燃料时燃烧特性和碳氢排放的研究

开展了汽油机燃用含氧混合燃料时燃烧特性和碳氢排放的研究 ,分析了质量燃烧率和发动机碳氢排放。基于实测示功图的计算结果表明 ,与汽油相比 ,燃用汽油 乙醚混合燃料可明显缩短火焰发展角和快速燃烧角。当汽油中加入的醇类燃料比例较小时 ,与燃用汽油相比 ,可缩短火焰发展角和明显缩短快速燃烧角 ;而当汽油中加入的醇类燃料比例较大时 ,反而会增加火焰发展角和快速燃烧角。试验结果表明 ,与燃用汽油相比 ,燃用含氧混合燃料可降低发动机碳氢排放量 ,燃用汽油 乙醚混合燃料比燃用汽油 醇类混合燃料具有更低的碳氢排放。     

初始压力对甲烷-空气预混气体燃烧特性的影响研究

试验采用高速纹影系统和压力传感器对甲烷-空气预混气体定容燃烧特性进行了研究,分析了不同初始压力对火焰传播特性的影响以及定容燃烧弹中压力的变化规律。试验结果表明:随着初始压力的增加,火焰的传播速度变化不大,并且有减小的趋势,当初始压力超过0.14 MPa后火焰的燃烧速度会发生突变而增大;初始压力的变化对定容燃烧弹中燃烧压力的影响十分显著,当初始压力为0.10 MPa时,最大燃烧压力Pmax=0.703MPa;而在初始压力为0.16 MPa时,最大燃烧压力Pmax=1.42 MPa;随着初始压力的增加,火焰变得愈发的不稳定。     

异丁醇/辛酸甲酯混合燃料预混层流火焰速度的研究

针对生物柴油与醇类混合燃料燃烧机理研究的需求,采用高速纹影光学诊断方法和定容燃烧弹系统试验研究了异丁醇/辛酸甲酯混合燃料的预混层流燃烧特性。测量了不同当量比和初始压力条件下的不同配比混合燃料—空气预混合气的层流燃烧火焰速度,火焰拉伸率以及马克斯坦长度。分析了燃烧初始条件及异丁醇掺混比例对混合燃料的无拉伸层流燃烧速度及火焰不稳定性的影响规律。结果表明:异丁醇/辛酸甲酯混合燃料的拉伸层流火焰传播速度和层流火焰燃烧速度随着当量比的增加先增加后减少,随着初始压力的增加而减小;马克斯坦长度随着当量比和初始压力的增加而减小;异丁醇掺混比例的增加加快了层流火焰燃烧速度,但使得火焰的不稳定性倾向增加。     

耦合详细/半详细反应动力学机理的碳氢燃料预混气着火过程及火焰结构数值预测

理论分析碳氢类燃料、空气预混气热着火和流动燃烧过程数值计算方法.并对IPIC -CFDⅡ软件进行修改,使之适合燃料零维着火与火焰结构计算.程序采用了美国SANDLA国家实验室、NASA和BERKELEY大学热力学数据库中的相关参数以及大型化学反应动力学软件包CHEMKIN中相关的模型和子程序;火焰结构计算模块引入美国SANDLA国家实验室开发的PREMIX程序.运用开发的源码,以庚烷/空气预混气和碳氢类燃料中具有代表性的柴油为例采用最新的化学反应动力学机理(其中庚烷氧化机理包含290个基元反应,涉及57种组分;柴油动力学机理包含327个基元反应,涉及71种组分),计算了C7H16/O2/N2预混气在不同点火温度、不同当量比和不同压力下的着火延迟时间,预测了火焰中反应物、主产物、自由基浓度以及温度变化的时间进程;同时模拟了柴油在不同工况下,其预混火焰中温度、反应物、主产物和自由基浓度随火焰高度的变化关系.以上研究为反应设计提供指导.     

添加含氧燃料对正庚烷火焰特性的影响研究

利用定容燃烧弹系统,在定容、预混、理论空燃比的情况下研究正庚烷、MTBE/正庚烷和乙醇/正庚烷的预混燃烧过程.通过高速摄像系统拍摄了正庚烷、MTBE/正庚烷和乙醇/正庚烷的层流预混阶段火焰传播过程,通过对比燃烧火焰照片和对应的压力曲线,计算分析了3种燃料的滞燃期,层流火焰传播速度和马克斯坦长度等,并且分析比较它们之间的差异.结果表明,庚烷中加入MTBE和乙醇后,拉伸和无拉伸层流火焰传播速度加快,马克斯坦长度增加,火焰的稳定性增强.