煤基合成柴油燃烧及排放特性的数值模拟研究

Numerical study on the combustion and emission characteristics of coal-to-liquid

来源:中文会议(科协)
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基于一台压燃式发动机建立了数值模拟平台,对具有不同煤基合成柴油(coal-to-liquid,CTL)质量分数的柴油/CTL混合燃料燃烧过程进行了三维数值模拟研究。结果表明,随着CTL比例的增加,燃烧过程中低温反应阶段OH质量上升的速度增加,导致低温反应进程加快,着火提前,滞燃期缩短。CTL比例较高的燃料具有较低的预混燃烧比例、较慢的燃烧速度与较低的燃烧温度。CTL对碳烟生成的影响机制主要体现在燃料组分和预混合燃烧比例方面。一方面,由于燃料组分中没有芳香烃,燃用CTL时碳烟前驱物苯随时间的变化规律呈现出单峰特征,而不是燃用柴油时的双峰特征,芳香烃在碳烟生成过程中的作用被削弱,因此与柴油相比,CTL显著地降低了碳烟排放。另一方面,CTL比例较高的燃料更多地参与扩散燃烧,着火发生后缸内存在较多的局部过浓区,导致在CTL质量分数为 60%情况下的碳烟排放高于质量分数为 30%时的碳烟排放。此外,CTL较低的燃烧温度有助于降低NOx排放。

Based on a compression ignition engine,a simulation model was established and the combustion processes of diesel/coal-to-liquid(CTL)blends with different CTL mass fractions were studied using the three-dimensional simulation method.The results indicate that as the CTL mass fraction increases,the accumulation of OH radical is accelerated during the low-temperature reaction stage,leading to the accelerated low-temperature reaction process,the earlier ignition and the shortened ignition delay.Fuels with higher CTL mass fractions exhibit less tendencies of premixed combustion,lower combustion speeds and lower combustion temperatures.The influence factors of CTL on soot generation mainly include the fuel component and the premixed combustion ratio.On the one hand,because CTL is free from aromatics,the mass profile of benzene,which is an important soot precursor,shows a single peak feature during the combustion of CTL,rather than the double peak feature when burning diesel.The effect of aromatics on soot formation is weakened as for CTL.Therefore,compared with diesel,CTL significantly reduces soot emissions.On the other hand,more diffusion combustion occurs and more fuel-rich zones are formed after ignition for fuels with higher CTL mass fractions,making the soot emission of the fuel containing 60%CTL by mass higher than that of the fuel with 30%mass fraction.In addition,the lower combustion temperature of CTL helps to reduce NOx emissions.

林少典;孙万臣;郭亮;张浩;曾文鹏;朱格男;蒋梦奇;于长友;

吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130025;吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130025;吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130025;吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130025;吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130025;吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130025;吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130025;吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130025;

2023内燃机“高效、低碳、清洁燃烧”学术年会

TK421

煤基合成柴油 燃烧 污染物 数值模拟

coal-to-liquid combustion emission simulation

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