二甲醚热物理特性的比较研究

当二甲醚(DME)运用于柴油机时,准确了解二甲醚的热物理特性,将有助于对二甲醚的喷射和燃烧过程开展数值模拟.对二甲醚的饱和蒸汽压、液体粘度、弹性模量、汽化潜热、表面张力、热传导和扩散系数等热物理参数与温度或压力的关系式进行了比较和分析,可为数值模拟提供精确的参考依据.     

清洁燃料二甲醚的燃烧特性研究

通过对二甲醚燃烧特性研究,获得了二甲醚低位发热值、燃烧理论空气量与烟气量及理论燃烧温度.通过与其他三种传统燃气液化石油气、天然气以及发生炉煤气对比,二甲醚作为新型清洁能源具有燃烧温度高、燃烧理论空气量及烟气量低的特点,为二甲醚替代传统燃料用于燃烧系统提供了理论依据.     

二甲醚燃烧器的理论计算

通过二甲醚燃烧器的理论计算,获得了燃烧器火孔数目以及引射器的结构尺寸.与某城市燃气的燃烧器相比,火孔数量增加,而引射器喉部直径减小为1/2.因此,如果城市采用二甲醚作为燃气,必须更换原有燃烧器,才能提供燃烧所需的热负荷.     

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。     

运用溶解度参数理论研究二甲醚与其它燃料、润滑添加剂、聚合物的相容性

利用溶解度参数理论对二甲醚与其它燃料、润滑添加剂、聚合物的相容性开展了研究。分析了二甲醚与其它材料的相容性热力学机理,归纳了可以有效计算溶液和聚合物溶解度参数的两种方法。计算出饱和二甲醚溶液在常温下(20℃)的溶解度参数为15．01(MPa)^1/2。利用这一计算结果可以预测二甲醚与醇类、植物油、柴油等燃料的互溶性,预测结果与试验结果有较好的一致性。研究表明：常温下二甲醚与轻柴油、具有长链的醇类和碳链长度在C15～C22之间的脂肪酸能够互溶,后两者是二甲醚发动机良好的润滑添加剂;并且同等碳链长度的情况下,脂肪酸与二甲醚的互溶性优于长链醇类。聚合物中丁腈橡胶(NBR)和聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)均能耐二甲醚腐蚀,可以满足二甲醚发动机的使用要求。     

基于物理参数反演的木质颗粒声学特性研究

声学技术可用于非侵入式地测量木质颗粒的温度.为建立堆积生物质的声学测温模型,有必要对堆积生物质的声学特性进行研究.木质颗粒被视作刚性框架多孔介质,选择Johnson-Champoux-Allard(JCA)模型和Pàde近似模型作为木质颗粒的声学模型,利用阻抗管法测量木质颗粒(厚度100 mm)在频率范围为200～15...     

直喷式柴油机燃用二甲醚排放特性的研究

对柴油机燃用二甲醚的排放性能进行了研究,并与燃用柴油时的排放水平进行了对比。结果表明：发动机转速和平均有效压力对污染物排放有较大影响;与燃用柴油相比,燃用二甲醚可以大幅度降低ＮＯｘ排放,烟度为０,ＣＯ和未燃ＨＣ排放也有所降低,排放物中甲醛量增加。研究表明二甲醚是柴油机理想的低排放代用燃料。     

喷射参数对二甲醚发动机NO_x排放的影响

以6105型压燃式二甲醚发动机为对象,研究了喷射系统的喷射压力、喷孔直径和供油提前角对二甲醚发动机外特性NOx排放的影响。试验结果表明:在外特性的整个转速范围内,NOx排放随发动机转速的升高而降低;在发动机转速较低时,NOx排放随喷射压力的升高而降低,高速时则反之;在发动机低速工况下,喷孔直径较小的喷油器NOx排放低,高速时大孔径的喷油器NOx排放低;喷油器针阀开启压力较高时,通过推迟供油提前角来控制NOx排放的效果较好,喷油器针阀开启压力较低时该效果不明显。     

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。     

二甲醚气化系统中螺旋盘管换热器的理论设计

基于二甲醚盘管换热器的理论计算,获得了换热器的换热量、换热面积以及盘管的圈数.研究结果为大规模气化二甲醚提供了理论依据.     

二甲醚和柴油喷雾特性的数值模拟分析

在定容室内对二甲醚和柴油的喷雾特性进行了数值模拟，研究了计算网格、破碎模型和环境条件对喷雾特性的影响，比较了二甲醚和柴油的喷雾特性，并与实验值进行了比较。研究结果表明：二甲醚的喷雾贯穿距和索特平均半径(SMR)比柴油小，受蒸发的影响比柴油大。     

二甲醚发动机湍流燃烧模型的研究

根据二甲醚发动机燃烧过程的特点，提出一种湍流燃烧模型。该模型在传统化学动力学模型的基础上，增加了拟序火焰片湍流燃烧模型以考虑湍流对燃烧的促进作用。数值模拟表明，二甲醚在发动机中油束贯穿度比柴油短；油孔附近的油束上边缘处具有合适的燃料浓度和较高温度，最先发生自燃；在扩散燃烧时燃料与空气混合速度慢，燃烧速度慢，持续时间长。计算结果与试验观察基本相符。     

二甲基醚（ＤＭＥ）喷雾一般牧场生的试验研究

介绍了在高压环境下对二甲基醚（ＤＭＥ）喷雾一般特性的试验研究结果,并与柴油的喷雾特性进行了比较。试验研究是在定容燃烧弹上进行的,用阴影法通过高速数字摄影机拍摄了二甲基醚和柴油的喷雾发展过程,应用计算机图像处理进行喷雾过程图像再现。研究结果表明：ＤＭＥ的喷雾贯穿蹁距离比柴油小,喷雾锥角比柴油大;在喷雾自由发展过程中,ＤＭＥ的蒸发速度比柴油快;环境密度对ＤＭＥ喷雾特性的影响与柴油相似,即密度增大,锥角增大,贯穿距离减小。在燃烧室壁面附近,柴油的喷雾锥角迅速增大,而ＤＭＥ喷雾锥角几乎没有明显的变化。     

ZS195柴油机燃用二甲醚(DME)-柴油混合燃料的试验研究

二甲醚粘度低，会使高压供油系统产生泄漏及早期磨损。在二甲醚中添加低比例的柴油(简称二元燃料)，其柴油既参与燃烧，又相应提高了混合燃料的粘度。首先对二甲醚添加低比例的柴油进行优化并对柴油机供油量、供油提前角和针阀开启压力进行优化匹配，然后对ZS195柴油机燃用二元燃料进行试验研究。结果表明：在ZS195柴油机上燃用二元燃料，其功率和转矩略优于原柴油机，发动机在全负荷范围内接近无烟排放，NOχ大幅度下降。试验还表明，采用这种二元燃料可使供油系统长期稳定地工作。     

二甲基醚均质压燃化学动力学简化模型的研究

由于详细的化学动力学模型与多维流动动力学模型耦合的高度复杂性,很难将其应用于模拟实际发动机的工作过程。在详细反应动力学研究基础上,通过对二甲基醚(DME)均质压燃燃烧反应途径和敏感性分析,建立了均质压燃二甲基醚的简化动力学模型。此模型在Curran et al模型基础上构建,包括26种产物和28个基元反应。结果表明,提出的二甲基醚简化动力学模型与详细动力学模型计算结果相当吻合,简化模型在对着火时刻、缸内温度和压力计算结果与详细模型基本一致,简化机理对变初始温度和混合气浓度也有较好的预测能力,可应用于模拟二甲基醚HCCI的燃烧过程。     

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。     

二甲醚发动机燃油喷射过程的数值模拟及其试验研究

针对采用普通油泵—油管—油嘴燃油系统的二甲醚发动机,建立了燃油喷射过程的数学模型,通过对不同工况下燃用DME和柴油的燃油喷射过程的数值模拟与计算结果的试验验证,揭示了二甲醚发动机燃油喷射过程的物理本质及其特性参数的变化规律。研究表明,由于DME具有较高的可压缩性,致使其泵端与嘴端压力上升及下降都较柴油缓慢,压力上升始点延迟,实际喷油始点滞后,嘴端油管压力峰值较低,高压油管中的残余压力较高,较易出现二次喷射现象。     

NTC-affected ignition and low-temperature flames in nonpremixed DME/air counterflow

An experimental study, supported by computation, was conducted on the coupling of NTC-chemistry and transport in the low-temperature ignition and the associated steady burning in nonpremixed DME/air counterflow. In particular, the presence of low-temperature chemical reactivity was detected nonintrusively by using a photomultiplier tube combined with a filter to capture the chemiluminescence of HCHO, which is a characteristic intermediate species formed in low-temperature chemistry. Furthermore, the ignition temperature was determined through high-sensitivity infrared imaging with proper discrimination of the background signal. Experimental results show that the transport-coupled low-temperature, NTC chemical reactivity is enhanced with smaller strain rate, higher air boundary temperature, and is insensitive to the fuel concentration. These findings agree well with those obtained from computation using detailed chemistry, leading to further identification of the controlling chemistry.     

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。     

二甲醚发动机与汽车研究

在车用能源供应短缺与大气环境保护的双重压力下,人们一直在寻求内燃机新型清洁代用燃料。本文结合上海交通大学10年来对二甲醚发动机与汽车的应用基础研究,系统介绍了二甲醚发动机燃料喷射、燃烧、性能、排放特性和二甲醚城市客车的动力性、经济性、排放和噪声情况。研究表明二甲醚发动机能实现高效、清洁燃烧,对缓解我国石油供需矛盾和保护城市大气环境具有重要意义。