柴油-甲醇混合燃料多环芳香烃形成的影响因素研究

钱怡凯; 王忠; 李瑞娜; 刘帅; 李立琳

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以柴油-甲醇燃料为研究对象,探究柴油-甲醇混合燃料燃烧对多环芳香烃(PAHs)生成的影响规律。将AVL-Fire和Chemkin耦合,构建正庚烷-甲苯-PAHs化学反应动力学机理并验证,采用Chemkin中的均质零维反应模型进行仿真模拟,研究了柴油-甲醇混合燃料不同掺混比、初始温度、初始压力、当量比对多环芳香烃苯、萘、菲、芘(A_(1)~A_(4))的影响。结果表明:随着甲醇掺混比从0%增加到20%,A_(1)~A_(4)的摩尔分数峰值降幅分别为5.4%,14.6%,21.5%,28.1%,总生成率的谷值升高率分别为0.86%,18.91%,20.84%,23.54%,说明PAHs的苯环数越多,受甲醇的抑制作用相对越明显;从反应路径中可以看出,甲醇在燃烧中分解形成H_(2)、OH、H等,更多地加入到消耗PAHs的反应路径中,尤其是苯环数较多的PAHs;随着初始温度从1000 K增加到1200 K,缸内温度急剧升高的时刻提前,A_(1)~A_(4)摩尔分数峰值分别上升了0.67×10^(-5),2.43×10^(-10),5.23×10^(-14),0.93×10^(-14),说明初始温度增加有利于加速PAHs的生成;随着初始压力从0.1 MPa增加到1 MPa,A_(1)~A_(4)的峰值到达时刻均有所提前,大约提前了27 ms,提前幅度为93%,甲醇分子裂解形成的自由基与PAHs前驱体反应更加剧烈,有利于促进PAHs的生成;当量比从0.5增加到1.5,A_(1)~A_(4)的摩尔分数峰值升高率分别为1486%,1194900%,79249900%,29269900%,当量比的增加导致燃烧局部缺氧,显著地促进了PAHs的形成。

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来源
《车用发动机》 |2022年第1期|31-39|共9页
作者
钱怡凯; 王忠; 李瑞娜; 刘帅; 李立琳;
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作者单位

江苏大学汽车与交通工程学院;

河南工程学院机械工程学院;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类燃料及润滑料;
关键词
甲苯; 正庚烷; 甲醇; 多环芳香烃; 化学反应动力学;

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