丁醇柴油混合燃料的噴霧模擬研究

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1、分類號UDC密級編號碩士學(xué)位論文丁醇/柴油混合燃料的噴霧模擬研究NumericalSimulationStudyonSprayofButanol/DieselBlends學(xué)位申請人：花陽指導(dǎo)教師：吳健教授一級學(xué)科：動力工程及工程熱物理二級學(xué)科：動力機械及工程學(xué)位類別：工學(xué)碩士2015年05月獨創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，文中除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得河南科技大學(xué)或其它教育機構(gòu)的其他學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)

2、均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研究生簽名：日期：關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解河南科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校擁有對所有學(xué)位論文的復(fù)制權(quán)、傳播權(quán)、匯編權(quán)及其它使用權(quán)（特殊情況需要保密的論文應(yīng)提前說明，但在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）。需要保密的論文請?zhí)顚懀罕緦W(xué)位論文在年月至年月期間需要保密，解密后適用本授權(quán)書。（需要保密的學(xué)位論文無須向圖書館提供論文的電子文檔）研究生簽名：導(dǎo)師簽名：日期：摘要摘要丁醇屬于第二代的生物燃料，與其它的內(nèi)燃機代用燃料相比，它擁有較高的能量密度和熱值，與柴油具有很好的混合性，不需其它助溶劑，且生產(chǎn)工藝簡單，可再生性較強

3、。當(dāng)前，國內(nèi)外相關(guān)丁醇的研究大都與其燃燒和排放特性有關(guān)，對其噴霧特性的研究較少。而燃料的噴射霧化對內(nèi)燃機燃燒和排放特性的影響十分巨大。因此深入了解丁醇柴油混合燃料的噴霧特性對于其作為替代燃料在發(fā)動機上的應(yīng)用具有重要意義。本文首先利用三維CFD軟件建立了噴油器一維模型，進(jìn)行混合燃料噴射一維液力計算，獲取噴嘴前端壓力，為后續(xù)的計算提供準(zhǔn)確的壓力邊界條件。然后利用AVLFire軟件，分別建立噴嘴多相流模型和定容室噴霧模型，將噴嘴內(nèi)流動的計算結(jié)果耦合到之后的噴霧計算中，將兩者作為一個統(tǒng)一的整體來研究丁醇與柴油混合燃料的噴霧特性。并依據(jù)在噴霧光學(xué)測試系統(tǒng)上進(jìn)行的純柴油和正丁醇體

4、積分?jǐn)?shù)為10%的混合燃料的噴霧實驗結(jié)果，進(jìn)行了模型的標(biāo)定和驗證。然后使用該計算模型調(diào)整不同參數(shù)，詳細(xì)分析了不同的正丁醇摻混比例、噴油壓力、環(huán)境壓力、環(huán)境溫度和燃油溫度，對混合燃料噴霧特性的影響，為丁醇的推廣應(yīng)用提供理論支持。本文的研究結(jié)果表明：(1)噴嘴內(nèi)流動會影響燃料的整個噴霧發(fā)展過程和噴霧特性，耦合噴嘴內(nèi)流動的噴霧模型，才能真實的反應(yīng)燃料的噴霧特性。(2)隨著正丁醇摻混比例的上升，混合燃料的噴霧貫穿距離與索特平均直徑均下降，噴霧錐角增大，霧化有所改善。(3)隨噴油壓力的提高，混合燃料N25的噴霧貫穿距逐漸增大，SMD降低，霧化變好，油束與環(huán)境的卷吸作用加強，油束中

5、心速率與濃度均加大。(4)隨環(huán)境壓力的提高，N25的噴霧貫穿距降低，SMD在噴霧早期逐漸降低，噴霧中期和后期降低趨勢較小，油束中心的速率降低，濃度增大。(5)隨環(huán)境溫度的提高，N25油束中心區(qū)的速率增加，濃度降低，貫穿距增長，錐角減小。SMD在環(huán)境溫度由293.15K升高時，明顯降低，而后隨溫度升高，在噴霧初期又有所增大，中后期基本趨于一致。(6)隨燃油溫度的提高，N25的噴霧貫穿距逐步減小，油束中心濃度下降。SMD在噴霧早期隨油溫的上升逐步減小，而后隨噴霧的發(fā)展逐步趨于一致。(7)隨滾流旋轉(zhuǎn)角速度的增大，N25油束形態(tài)的偏轉(zhuǎn)加大，貫穿距下降，SMD在噴霧早期逐步減小

6、，在中后期逐步增大，油束中心的速率減小，濃度增大。關(guān)鍵詞：正丁醇；柴油；噴霧特性；數(shù)值模擬I摘要論文類型：應(yīng)用基礎(chǔ)研究選題來源：省項目IIABSTRACTABSTRACTButanolisakindofthesecondgenerationbiofuel.Comparedwithotheralternativefuelofengine,theenergydensityandcalorificvalueofbutanolishigh,whichmixwithdieselisverygood,donotneedotherhelpsolvent.Anditsproducti

7、onissimple,reproducibilityisstronger.Atpresent,thestudiesofbutanolmainlyconcentrateonthecombustionandemissioncharacteristics,thestudyonthespraycharacteristicsisless.However,sprayatomizationoffuelisacriticalfactorinfluencedthecombustionandemissioncharacteristicsofthedieselengine