基于定容燃燒彈的甲烷摻氫燃燒特性研究

【摘要】：隨著全球汽車保有量的增加,石油緊缺、大氣污染的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重,尋找合適的車用替代燃料已經(jīng)成了當(dāng)務(wù)之急。相比醇類燃料、二甲醚、生物柴油,天然氣具有低排放、高辛烷值、抗爆性好等優(yōu)勢(shì),而天然氣的主要成分是甲烷,因此研究甲烷的燃燒特性對(duì)未來(lái)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要意義。 定容燃燒彈作為一種常用的模擬試驗(yàn)裝置是揭示內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程機(jī)理的有效手段,它可以有選擇地控制該過(guò)程的某些主要條件,簡(jiǎn)化試驗(yàn)工作,便于找出燃燒過(guò)程某些參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。 本文首先介紹了自主開(kāi)發(fā)的定容燃燒試驗(yàn)系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要有定容燃燒彈本體、進(jìn)排氣系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、火焰圖片采集系統(tǒng)、壓力采集系統(tǒng)、同步控制系統(tǒng)等7個(gè)子系統(tǒng)組成,其中使用ANSYS軟件結(jié)合理論力學(xué)對(duì)定容燃燒彈本體進(jìn)行了加載強(qiáng)度校核。該系統(tǒng)可以控制可燃混合氣的初始溫度和初始?jí)毫?采集燃燒過(guò)程的瞬態(tài)壓力和火焰擴(kuò)散圖片,用于內(nèi)燃機(jī)各種氣體代用燃料的燃燒特性研究。 然后在已搭建好的定容燃燒試驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行了甲烷及甲烷摻氫燃料的燃燒實(shí)驗(yàn)。通過(guò)改變混合氣的初始溫度、初始?jí)毫?、?dāng)量比和摻氫比,采集燃燒壓力曲線和火焰紋影圖片,經(jīng)過(guò)對(duì)比分析得到了各初始條件對(duì)甲烷的燃燒速率、最大燃燒壓力、最大壓力升高率、火焰發(fā)展期、燃燒持續(xù)期和燃燒穩(wěn)定性的影響規(guī)律。 最后在帶隔板的定容燃燒彈上進(jìn)行了自燃的現(xiàn)象研究,對(duì)照燃燒壓力和火焰?zhèn)鞑ゼy影圖像提出了下燃燒室發(fā)生自燃現(xiàn)象的判斷方法。研究了初始?jí)毫?、初始溫度、?dāng)量比、摻氫比、隔板的位置、隔板孔徑、隔板孔數(shù)等參數(shù)對(duì)自燃發(fā)生及燃燒壓力的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,燃燒室內(nèi)安裝橫隔板后可以實(shí)現(xiàn)甲烷的快速燃燒。 【關(guān)鍵詞】：定容燃燒彈 紋影 甲烷 自燃
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TK437
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 常用符號(hào)6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 內(nèi)燃機(jī)代用燃料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)10-17
• 1.1.1 內(nèi)燃機(jī)代用燃料的要求和分類10-14
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)外代用燃料發(fā)展現(xiàn)狀14-17
• 1.2 燃燒模擬裝置分類17-22
• 1.2.1 單缸試驗(yàn)機(jī)18-19
• 1.2.2 快速壓縮膨脹機(jī)19-20
• 1.2.3 多功能燃燒彈20-21
• 1.2.4 激波管21-22
• 1.2.5 定容燃燒彈22
• 1.2.6 定容燃燒彈研發(fā)的實(shí)際意義和應(yīng)用范圍22
• 1.3 本課題的主要研究?jī)?nèi)容及意義22-24
• 第2章 定容燃燒試驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)24-48
• 2.1 定容燃燒彈彈體設(shè)計(jì)24-30
• 2.1.1 定容燃燒彈彈體的試驗(yàn)條件及要求24
• 2.1.2 定容燃燒彈彈體三維圖的設(shè)計(jì)24-28
• 2.1.3 定容燃燒彈ANSYS 強(qiáng)度校核28-30
• 2.1.4 定容燃燒彈螺栓強(qiáng)度校核30
• 2.2 進(jìn)排氣系統(tǒng)30-34
• 2.2.1 管路設(shè)計(jì)31
• 2.2.2 U 型水銀壓力計(jì)31-32
• 2.2.3 預(yù)混罐設(shè)計(jì)32-33
• 2.2.4 混合氣配置方法33-34
• 2.3 點(diǎn)火控制系統(tǒng)34-35
• 2.4 溫度控制系統(tǒng)35-40
• 2.4.1 溫度傳感器選型36-37
• 2.4.2 加熱元件選型37-39
• 2.4.3 溫控箱制作39-40
• 2.5 火焰圖片采集系統(tǒng)40-43
• 2.5.1 高速攝影系統(tǒng)40-41
• 2.5.2 紋影系統(tǒng)41-43
• 2.6 壓力采集系統(tǒng)43-46
• 2.7 同步控制系統(tǒng)46
• 2.8 定容燃燒彈密封問(wèn)題46-47
• 2.9 本章小結(jié)47-48
• 第3章 甲烷摻氫在統(tǒng)一式定容燃燒彈內(nèi)的實(shí)驗(yàn)研究48-64
• 3.1 試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方案48-49
• 3.2 初始?jí)毫?duì)甲烷摻氫燃燒特性的影響49-54
• 3.2.1 初始?jí)毫?duì)燃燒壓力的影響49-51
• 3.2.2 初始?jí)毫?duì)火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?/span>51-54
• 3.3 初始溫度對(duì)甲烷摻氫燃燒特性的影響54-57
• 3.3.1 初始溫度對(duì)燃燒壓力的影響54-56
• 3.3.2 初始溫度對(duì)火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?/span>56-57
• 3.4 當(dāng)量比對(duì)甲烷摻氫燃燒特性的影響57-62
• 3.4.1 當(dāng)量比對(duì)燃燒壓力的影響57-61
• 3.4.2 當(dāng)量比對(duì)火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?/span>61-62
• 3.5 摻氫比對(duì)最大燃燒壓力一致性的影響62-63
• 3.6 本章小結(jié)63-64
• 第4章 甲烷摻氫在帶橫隔板定容燃燒彈內(nèi)的實(shí)驗(yàn)研究64-78
• 4.1 試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方案64-65
• 4.1.1 帶橫隔板的定容燃燒彈結(jié)構(gòu)介紹64-65
• 4.1.2 試驗(yàn)方案65
• 4.2 下燃燒室自燃判別方法65-70
• 4.2.1 根據(jù)壓力升高率進(jìn)行判別65-66
• 4.2.2 根據(jù)火焰?zhèn)鞑フ掌M(jìn)行判別66-68
• 4.2.3 對(duì)比引燃現(xiàn)象進(jìn)行判別68-70
• 4.3 混合氣初始狀態(tài)參數(shù)對(duì)下燃燒室發(fā)生燃燒的影響70-73
• 4.4 橫隔板參數(shù)對(duì)下燃燒室發(fā)生燃燒的影響73-76
• 4.4.1 橫隔板上孔的大小對(duì)燃燒的影響73-74
• 4.4.2 橫隔板上孔的個(gè)數(shù)對(duì)燃燒的影響74-75
• 4.4.3 橫隔板安裝位置對(duì)燃燒的影響75-76
• 4.5 本章小結(jié)76-78
• 總結(jié)與展望78-80
• 總結(jié)78-79
• 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84-86
• 致謝86

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天然氣—?dú)錃狻諝饣旌蠚饣鹧鎮(zhèn)鞑ヌ匦匝芯?nbsp;   張勇;黃佐華;王倩;王金華;蔣德明;苗海燕;

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燃煤性質(zhì)變化對(duì)鍋爐運(yùn)行調(diào)整的影響    山西省鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗(yàn)所 王強(qiáng)

培訓(xùn)不到位 無(wú)知釀火災(zāi)    楊育恒

柴油在含醇氛圍內(nèi)燃燒特性及作用機(jī)理的研究    楊廣峰

天然氣-氫氣混合燃料直噴燃燒特性和預(yù)混層流火焰研究    王金華

天然氣—?dú)錃饣旌先剂辖Y(jié)合EGR的發(fā)動(dòng)機(jī)和預(yù)混層流燃燒研究    胡二江

氫氣/氣體燃料層流燃燒特性及液滴碰撞動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)研究    湯成龍

柴油/甲醇組合燃燒的道路試驗(yàn)及燃燒特性研究    夏琦

復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光定量標(biāo)定技術(shù)及其對(duì)柴油噴霧特性研究的應(yīng)用    孫田

柴油乙醇組合燃燒及其在發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的研究    陳緒平

秸稈固化成型燃料助燃劑研制及燃燒特性試驗(yàn)與模擬研究    袁海榮

使用PLIEF技術(shù)對(duì)重型柴油機(jī)相似環(huán)境條件下柴油噴霧結(jié)構(gòu)及其濃度場(chǎng)的定量研究    郭紅松

應(yīng)用激光誘導(dǎo)熒光法研究直噴汽油機(jī)缸內(nèi)混合氣形成過(guò)程    馬驍

基于定容燃燒彈的甲烷摻氫燃燒特性研究    白小磊

定容燃燒彈控制及測(cè)試系統(tǒng)的研發(fā)    陳祝清

定容燃燒彈實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究    劉磊

稀混合氣濃度對(duì)正丁醇燃燒過(guò)程的影響    趙玉壘

定容燃燒裝置的研制及高爐煤氣燃燒特性研究    王海鳳

廢氣再循環(huán)對(duì)柴油噴霧燃燒與排放影響的研究    唐青龍

基于KIVA-3V軟件的柴油機(jī)火焰浮起長(zhǎng)度的數(shù)值模擬研究    汪曉偉

改性生物基添加劑發(fā)動(dòng)機(jī)性能與燃燒特性的研究    王艷霞

烴類燃料的預(yù)混層流火焰燃燒特性研究    王陽(yáng)

含氧添加劑對(duì)汽油燃燒特性的影響及其作用機(jī)理的研究    李菁