基于改进的详细碳烟模型的柴油燃烧碳烟颗粒物的生成特性 被引量：9

1

作者 陈亮 成晓北 +2 位作者 颜方沁 鞠洪玲 陈国华 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期234-240,共7页

采用改进的详细碳烟模型,耦合了由正庚烷和甲苯组成的混合燃料的简化反应机理.在碳烟模型中,考虑了反应中生成的乙炔类异构体和多环芳香烃前驱物对碳烟颗粒成长过程的影响作用,分别以可视化发动机和单缸柴油机台架试验的结果,对详细碳... 采用改进的详细碳烟模型,耦合了由正庚烷和甲苯组成的混合燃料的简化反应机理.在碳烟模型中,考虑了反应中生成的乙炔类异构体和多环芳香烃前驱物对碳烟颗粒成长过程的影响作用,分别以可视化发动机和单缸柴油机台架试验的结果,对详细碳烟模型预测柴油机碳烟生成和氧化过程的准确性和有效性进行了验证.结果表明,模拟得到的缸内压力、放热率曲线以及着火时刻和试验结果吻合较好,得到的碳烟浓度瞬态二维分布与采用双色法得到的试验结果较为接近,碳烟排放量的模拟值与试验值的变化趋势基本一致,因而本文的详细碳烟模型可较好地预测不同工况条件下柴油机碳烟颗粒排放的变化趋势.同时,采用提出的详细碳烟模型对柴油机内碳烟颗粒数密度和平均尺寸进行数值模拟,研究其在柴油机缸内的变化情况,结果表明,碳烟颗粒的直径在预混燃烧期和急燃期急剧增加,在缓燃期以及燃烧后期收敛于某一稳定值. 展开更多

关键词 详细碳烟模型 碳烟浓度的瞬态二维分布 单缸柴油机 颗粒数密度 平均颗粒尺寸

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基于不同燃料PAH特性改进的适用于多组分燃料的碳烟模型(英文) 被引量：8

2

作者 庞斌 解茂昭 +1 位作者 贾明 刘耀东 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2523-2533,共11页

将多环芳烃(PAH)骨架模型与甲苯参比燃料(TRF)氧化模型耦合,构建了一个新的TRF-PAH骨架模型.以新的TRF-PAH骨架模型作为燃料燃烧的气相化学反应模型,基于不同分子结构的燃料氧化过程中生成PAHs和碳烟的路径也不同的研究结论,本文进一步... 将多环芳烃(PAH)骨架模型与甲苯参比燃料(TRF)氧化模型耦合,构建了一个新的TRF-PAH骨架模型.以新的TRF-PAH骨架模型作为燃料燃烧的气相化学反应模型,基于不同分子结构的燃料氧化过程中生成PAHs和碳烟的路径也不同的研究结论,本文进一步优化了以PAHs为碳烟前驱生成物的碳烟半经验模型.通过甲苯在流动反应器、搅拌反应器和激波管中的氧化/裂解实验验证发现,新的TRF-PAH骨架模型可以相对准确地预测小分子PAHs和重要中间组分的浓度.通过对比烷烃和芳香烃氧化过程中生成苯的计算值可以发现,燃料的分子结构对PAHs的生成路径影响很大.另外,改进后的碳烟模型利用甲苯、正庚烷/甲苯及异辛烷/甲苯混合物为燃料的激波管中裂解和氧化实验验证,结果表明在较宽的工况内碳烟模拟值与实验值吻合较好.最后,将新的碳烟模型应用于KIVA程序,模拟以TRF20为燃料的柴油机碳烟排放,结果表明TRF-PAH骨架模型和碳烟模型能重现缸内燃烧和排放的特性. 展开更多

关键词 甲苯参比燃料 多环芳烃 半经验碳烟模型 反应机理 直喷柴油机

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基于CFD耦合现象学碳烟模型研究温度对碳烟生成的影响 被引量：1

3

作者 赵智超 刘敬平 +3 位作者 何廷谱 付建勤 陈征 李佳峰 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期224-231,共8页

基于9步法现象学碳烟模型,根据4种情况考虑了碳烟表面氧化对碳烟数密度的影响,并将改进后的模型耦合到KIVA-3V Release 2程序中.应用该模型,对柴油在定容弹中不同初始温度(800、900和1,000,K)下的燃烧和碳烟生成进行了多维数值模拟,并... 基于9步法现象学碳烟模型,根据4种情况考虑了碳烟表面氧化对碳烟数密度的影响,并将改进后的模型耦合到KIVA-3V Release 2程序中.应用该模型,对柴油在定容弹中不同初始温度(800、900和1,000,K)下的燃烧和碳烟生成进行了多维数值模拟,并通过对应的试验结果进行校准.结果表明:各工况下预测的碳烟生成过程与试验值能定性地吻合.随着初始温度降低,点火时刻推迟,燃烧持续期缩短,燃烧模式由扩散燃烧向预混燃烧转变,碳烟生成降低.低初始温度下,碳烟的生成和氧化机理均受到抑制,然而局部燃烧温度峰值的降低和高温区域的缩减并不明显,碳烟的降低主要由于高燃油当量比区域的缩减. 展开更多

关键词 柴油燃烧 碳烟机理 现象学碳烟模型 定容弹

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采用改进碳烟模型的柴油机碳烟颗粒物生成及尺寸分布 被引量：1

4

作者 鞠洪玲 成晓北 +1 位作者 汪方阳 王志 《汽车安全与节能学报》 CAS 2012年第1期77-83,共7页

用一个改进的碳烟模型,对柴油机的碳烟排放质量和碳烟颗粒的尺寸分布进行模拟计算,并在一台试验单缸机上,低压撞击器(LPI),测量了碳烟排放质量。该模型是在已有的详细碳烟模型基础上,进行了3项改进:以正十四烷代替正庚烷作为模拟燃料;耦... 用一个改进的碳烟模型,对柴油机的碳烟排放质量和碳烟颗粒的尺寸分布进行模拟计算,并在一台试验单缸机上,低压撞击器(LPI),测量了碳烟排放质量。该模型是在已有的详细碳烟模型基础上,进行了3项改进:以正十四烷代替正庚烷作为模拟燃料;耦合"shell"自点火模型以及KIVA-3V程序中的其他模型;在多步碳烟模型中,考虑了多环芳香烃(PAHs)直接沉积于碳烟颗粒表面。结果表明:PAHs的沉积作用对碳烟质量的增加有明显的贡献作用;碳烟尺寸分布是由PAHs的不同阶段的发展演化决定;模拟与试验测量的碳烟颗粒生成特性的变化趋势一致。因而,该模型可预测碳烟颗粒生成特性。 展开更多

关键词 柴油机 碳烟颗粒 尺寸分布 精细碳烟模型 多环芳香烃(PAHs) 低压撞击器(LPI)测量

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柴油机缸内碳烟颗粒生长的动力学演变

5

作者 余愿心 魏明锐 鞠洪玲 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第2期394-401,共8页

以一台缸内直喷柴油机为原型,建立三维仿真模型,耦合详细碳烟模型,研究柴油机在不同负荷下缸内碳烟颗粒的质量分布和数密度变化规律.将计算得到的结果及气流参数作为动力学模拟的初始条件,利用拉格朗日方法建立颗粒动力学模型追踪每个... 以一台缸内直喷柴油机为原型,建立三维仿真模型,耦合详细碳烟模型,研究柴油机在不同负荷下缸内碳烟颗粒的质量分布和数密度变化规律.将计算得到的结果及气流参数作为动力学模拟的初始条件,利用拉格朗日方法建立颗粒动力学模型追踪每个颗粒的运动,计算碳烟颗粒的完整生长过程.结果表明,燃烧结束后,碳烟成核速率逐渐趋近于零,表面生长和凝结速率低于氧化速率,碳烟总质量逐渐降低;气缸顶部、气缸壁及活塞处的碳烟质量分数均较小.利用构建的颗粒动力学模型,可以模拟碳烟基本粒子到团聚体的生长过程,在不同负荷下得到的积聚体形貌主要呈枝状和簇状结构,与实验采样得到的几种主要形貌相似;不同负荷下的分形维数均与实验测量值相近,最大误差约为1.5%. 展开更多

关键词 柴油机 碳烟颗粒 详细碳烟模型 动力学演变 形貌 分形维数

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适用于柴油HCCI燃烧的碳烟半经验模型研究 被引量：4

6

作者 贾明 彭志军 +1 位作者 解茂昭 周磊 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期33-41,共9页

将改进的碳烟半经验模型和简化正庚烷的化学反应机理纳入KIVA-3V程序中,以描述柴油燃烧过程中碳烟的生成和氧化历程。通过以正庚烷为燃料的激波管试验验证发现,在较宽的温度和压力范围内,该碳烟半经验模型可以相对准确地预测碳烟的生成... 将改进的碳烟半经验模型和简化正庚烷的化学反应机理纳入KIVA-3V程序中,以描述柴油燃烧过程中碳烟的生成和氧化历程。通过以正庚烷为燃料的激波管试验验证发现,在较宽的温度和压力范围内,该碳烟半经验模型可以相对准确地预测碳烟的生成率、颗粒直径和数密度。在定容燃烧器中典型的传统柴油机的扩散燃烧和接近于均质压燃(HCCI)发动机的预混燃烧状况下,应用此碳烟模型进一步研究了喷孔直径和喷射压力对碳烟排放的影响。结果发现模型预测得到的碳烟体积分数分布与试验吻合得较好,同时显示当控制局部当量比小于2.0时可以避免碳烟的生成。 展开更多

关键词 均质压燃(HCCI) 柴油发动机 多维模型 碳烟模型

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基于详细模型汽油替代燃料碳烟生成特性分析 被引量：1

7

作者 胡俊成 郑东 熊鹏飞 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期265-272,共8页

基于矩方法算法和预混火焰程序,实现一维预混火焰中汽油替代燃料燃烧生成碳烟的详细数值模拟.其中气相详细模型为包含多环芳烃(PAHs)生成机理的多组分汽油替代燃料反应动力学模型,详细碳烟颗粒相模型包含成核、凝并、PAHs表面沉积、表... 基于矩方法算法和预混火焰程序,实现一维预混火焰中汽油替代燃料燃烧生成碳烟的详细数值模拟.其中气相详细模型为包含多环芳烃(PAHs)生成机理的多组分汽油替代燃料反应动力学模型,详细碳烟颗粒相模型包含成核、凝并、PAHs表面沉积、表面生长和表面氧化过程.结果表明:燃烧过程中苯(C6H6)分子摩尔分数是影响PAHs生成的直接原因,决定了汽油替代燃料生成PAHs摩尔分数的大小;芘(C16H10)分子摩尔分数直接影响碳烟的生成过程,决定汽油替代燃料碳烟排放水平;可依据汽油替代燃料的组成评价燃烧生成PAHs和碳烟的水平,汽油替代燃料中甲苯/二异丁烯总含量越高,其生成PAHs和碳烟量越大,反之亦然. 展开更多

关键词 汽油替代燃料 详细碳烟模型 多环芳烃 预混火焰 反应机理

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碳烟氧化模型的研究及在车用柴油机中的计算应用

8

作者 石秀勇 李国祥 +1 位作者 周雷 郑媛媛 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第8期649-653,共5页

提出了一个基于平均反应率的碳烟氧化模型,将其应用于柴油机数值模拟中,并结合试验方法研究了后喷射对碳烟排放的影响。将Hiroyasu碳烟生成模型和文中提出的碳烟氧化模型耦合在CFD源程序中构建多维模型,利用数值解析的手段,根据不同的... 提出了一个基于平均反应率的碳烟氧化模型,将其应用于柴油机数值模拟中,并结合试验方法研究了后喷射对碳烟排放的影响。将Hiroyasu碳烟生成模型和文中提出的碳烟氧化模型耦合在CFD源程序中构建多维模型,利用数值解析的手段,根据不同的后喷射方案计算柴油机碳烟的生成和氧化历程,并结合试验数据分析后喷射影响碳烟氧化的各种因素。研究结果表明,采用碳烟氧化模型和试验方法能真实反映柴油机碳烟的生成和氧化历程以及后喷射对碳烟排放的影响规律。 展开更多

关键词 柴油机 碳烟氧化模型 平均反应率 数值模拟

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直喷式柴油机的碳烟预测模型 被引量：2

9

作者 胡俊巍 程志远 孙柏刚 《柴油机》 2002年第3期21-24,共4页

本文建立了一个直喷式柴油机的多区准维油滴蒸发燃烧模型,在此基础上采用Arrhenius型公式对实际过程中极为复杂的碳烟生成历程进行了模拟。在一台四冲程直喷式柴油机上对该模型进行了标定和试验验证,试验结果表明该模型对发动机变工况... 本文建立了一个直喷式柴油机的多区准维油滴蒸发燃烧模型,在此基础上采用Arrhenius型公式对实际过程中极为复杂的碳烟生成历程进行了模拟。在一台四冲程直喷式柴油机上对该模型进行了标定和试验验证,试验结果表明该模型对发动机变工况、变参数运行时的碳烟生成量有较好的预测能力。 展开更多

关键词 环境污染 误差分析 直喷式柴油机 碳烟预测模型

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柴油机碳烟排放的数值模拟及试验研究 被引量：7

10

作者 成晓北 黄荣华 +1 位作者 鞠洪玲 王兆文 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第8期654-659,663,共7页

考虑碳烟粒子生成速率同时受控于涡团破碎速率和化学反应速率,提出一种输运控制率与碳烟氧化率混合控制模型进行碳烟计算,并用此模型对一台直喷式柴油机燃烧与排放生成过程进行了多维数值模拟。结果表明,计算模拟结果与试验测量结果吻... 考虑碳烟粒子生成速率同时受控于涡团破碎速率和化学反应速率,提出一种输运控制率与碳烟氧化率混合控制模型进行碳烟计算,并用此模型对一台直喷式柴油机燃烧与排放生成过程进行了多维数值模拟。结果表明,计算模拟结果与试验测量结果吻合较好,且使用该模型能够预测柴油机研究样机的碳烟生成与氧化历程。 展开更多

关键词 柴油机 碳烟排放模型 数值模拟 排放试验

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DMF/柴油RCCI燃烧碳烟生成数值模拟 被引量：1

11

作者 王贵龙 鞠洪玲 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期235-242,共8页

由于石油资源的短缺和汽车尾气排放的污染问题日益严重,开发内燃机可替代燃料以及新型燃烧方式,成为了当前研究领域的热点.本文以进气道喷射DMF、缸内直喷柴油,模拟研究DMF/柴油RCCI发动机碳烟生成特性.基于一台双燃料发动机,建立三维... 由于石油资源的短缺和汽车尾气排放的污染问题日益严重,开发内燃机可替代燃料以及新型燃烧方式,成为了当前研究领域的热点.本文以进气道喷射DMF、缸内直喷柴油,模拟研究DMF/柴油RCCI发动机碳烟生成特性.基于一台双燃料发动机,建立三维仿真模型,采用基于离散分区法的详细碳烟模型,研究DMF预混比对碳烟生成过程及颗粒粒径分布的影响规律.结果表明,随DMF预混比的增加,混合气活性降低,滞燃期增大,燃烧相位逐渐滞后,燃烧持续期逐渐增大,缸内温度降低,高温高当量比区域减小;碳烟排放总质量降低,核态颗粒物的质量和数量增加,积聚态颗粒物的质量和数量降低. 展开更多

关键词 详细碳烟模型 RCCI 碳烟粒径分布 数值模拟

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掺氢对乙烯/空气扩散火焰碳烟生成影响的数值研究 被引量：3

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作者 卢坤 顾明言 +1 位作者 朱本成 伍佳佳 《安徽工业大学学报（自然科学版）》 CAS 2019年第3期236-243,264,共9页

采用CoFlame程序模拟乙烯/空气扩散火焰中掺氢对碳烟生成的影响。利用含有碳烟前驱物的气相反应机理及其复杂的热特性与输运特性耦合碳烟模型,获得火焰温度、碳烟体积分数、碳烟重要组分摩尔分数及描述碳烟生长过程重要参数的分布,分析... 采用CoFlame程序模拟乙烯/空气扩散火焰中掺氢对碳烟生成的影响。利用含有碳烟前驱物的气相反应机理及其复杂的热特性与输运特性耦合碳烟模型,获得火焰温度、碳烟体积分数、碳烟重要组分摩尔分数及描述碳烟生长过程重要参数的分布,分析氢气的化学效应、稀释效应及热效应对碳烟生成的影响。结果表明:掺氢乙烯火焰温度变化不大,氢气的热效应(与温度改变有关)不是影响碳烟生成的主要因素;掺氢可有效降低碳烟前驱物乙炔、苯和芘的摩尔分数,进而降低碳烟的成核速率、表面生长速率、凝结速率和数密度,最终抑制碳烟的生成。 展开更多

关键词 氢气 乙烯 碳烟模型 扩散火焰

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