《後噴誘導湍流燃燒場內瞬態碳煙動力學機理的研究》是依託天津大學，由宋金甌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：後噴誘導湍流燃燒場內瞬態碳煙動力學機理的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋金甌
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多次噴射柴油機的燃燒過程十分複雜，湍流、噴霧、燃燒及排放物生成交織在一起，迄今仍無完善理論對此準確描述。申請項目擬利用光學發動機、定容燃燒彈等，結合先進測試儀器，著重研究柴油機缸內碳煙、油霧碰撞粘附，粘附油霧燃燒、裂解等過程，以及湍流對這些過程的影響，探索後噴策略對碳煙瞬態動力學過程的影響規律。基於流場測量，採用計算流體力學方法研究碳煙、油霧的微觀湍流擴散機理，分析碳煙、油霧動能的變化規律。測量碳煙油霧之間的力曲線，確定表面能的影響因素，計算碰撞過程中的阻尼能量耗散，建立碳煙油霧粘附碰撞理論模型。測量粘附油霧裂解殘留物成分，分析粘附油霧在碳煙表面可能發生的各種反應，運用量子化學計算方法，構建反應動力學模型。分析受湍流脈動控制的主要反應以及主要參數，確定湍流反應速率方程的封閉方法，建立多次噴射柴油機缸內湍流燃燒-碳煙顆粒複雜化學反應相互作用的理論模型，提出後噴最佳化策略及碳煙排放控制方法。
結題摘要
多次噴射柴油機的燃燒過程十分複雜，湍流、噴霧、燃燒及排放物生成交織在一起，迄今仍無完善理論對此準確描述。項目利用光學發動機、定容燃燒彈等，結合先進測試儀器，研究了後噴誘導作用與噴射策略關係及其對缸內碳煙生成過程的影響機理。探索了後噴誘導作用的控制機制，研究了後噴誘導作用對主噴火焰巨觀運動和微觀脈動的影響，分析了後噴誘導作用對碳煙生成和氧化過程的影響。基於對顆粒的三維形貌重構和力學特性測量，歸納了顆粒形態學參數的影響因素，分析了顆粒形貌特性與顆粒力學特性的關係，研究了控制碳煙顆粒間相對運動的范德華力和靜電力，探索了顆粒碰撞過程中阻尼能量耗散及顆粒粘附能和動能的作用機理。為了分析後噴誘導作用對顆粒理化特性的影響，測量了碳煙的有序化程度，研究了主後噴間隔對柴油機排放顆粒物的有序化程度的影響規律；測量了碳煙表面脂肪族C-H變化規律，探索了顆粒中脂肪族碳氫官能團的含量隨發動機工況的變化規律；測量了碳煙O/C、C-OH、C=O和sp3/sp2變化規律，研究了後噴燃油燃燒對主噴燃油生成顆粒物的氧化能力；測量了不同噴射策略下碳煙的氧化活性，研究了燃燒組織參數和誘導作用對碳煙氧化活性的影響。運用量子化學計算方法，構建了反應動力學模型，推測了熱力學上可行的反應路徑，修正了碳氫氧化過程中鏈分支反應機理，結合火焰中各種組分濃度分布及變化規律，確定了不同組分之間相互作用的新途徑以及關鍵中間組分。研究結果為後噴最佳化策略的實施及碳煙排放控制方法的制定奠定了堅實的理論基礎。
