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第 卷第 期
年 月
武汉理工大学学报
JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
VolNo
Jan
DOI jissn
甲 烷 HCCI 燃 烧 反 应 机 理 简 化 与 分 析
刘欣蒋炎坤张建平万里平
华中科技大学能源与动力工程学院武汉
摘要通过分析系统温度变化与主要中间产物生成率以敏感度分析为基础对 GRIMECH 机理进行简化最后得
出一个包含 种组分 个反应的简化机理 此简化机理适用于天然气 HCCI 模式燃烧着火相位研究与详细机理在
着火点预测上吻合良好 经验证在较广的初始压力温度转速压缩比空燃比变动范围内可以保证与详细机理相近
的精度 同时在简化过程中梳理出着火延迟期的关键反应
关键词天然气HCCI敏感度分析机理简化着火延迟
中图分类号TK 文献标识码A 文章编号
Reduction and Analysis of Kinetic Model for Methane HCCI Combustion
LIU Xin JIANG Yankun ZHANG JianpingWAN Liping
School of Energy and Power EngineeringHuazhong University of Science and TechnologyWuhan China
Abstract
The natural gas HCCI combustion is investigated numerically and a reduced chemical kinetic model for GRI
MECH is describedBy analyzing the system temperature and some rate of production of reactants a step species re
duced mechanism was finally acquiredThe ignition delay predicted by the reduced mechanism show great agreement with de
tailed mechanism in a wide range of various temperature pressures equivalence ratios engine speed and air fuel ratioThe
studies have shown that some reactions play an important role during the ignition delay
Key words
natural gasHCCIsensitivity analysisreduced mechanismignition delay
收稿日期
基金项目留学回国人员科研启动基金教外司留 号
作者简介刘欣男博士生Emailzeslxjcom
通讯作者蒋炎坤男教授博导Emailjykhustmailhusteducn
对均质充量压燃Homogeneous Charge Compression Ignition HCCI而言为了保证 HCCI 发动机高效运
转必须使燃料的着火点发生在上止点附近
由于缺乏直接的控制手段这也是 HCCI 发动机实际运行中
遇到的主要技术难关之一通过数值模拟方法可以较方便地去认识研究这个问题
由于 HCCI 发动机的着火燃烧过程与传统发动机有本质区别化学反应动力学在其中起着重要的作
用 HCCI 发动机燃烧模拟研究常集中在不同燃料的反应机理和化学动力学模型的构建
天然气作为一
种常见的车用替代燃料其在 HCCI 运行模式下的表现也得到了广泛研究
而天然气的主要成分甲烷作
为结构最简单的碳氢燃料分析起来较为方便其中大量反应也包含在复杂碳氢燃料的分级氧化过程中 因
此常将对甲烷机理的计算研究作为方法验证和复杂烃类燃料研究的基础
著名化学反应动力学计算软件 Chemkin 的开发者将使用 GRIMech 机理模拟内燃机 HCCI 燃烧的结
果作为算例给出其结果与实验数据吻合较好 同时也有文献说明 GRIMech 机理适用于低温低浓度工
况的甲烷燃烧模拟
但对于某些有具体针对性的研究详细机理所涉及的物质和反应有相当部分并不必
要 多个反应的规模在耦合多维数值模型进行计算分析时的时间成本也让人难以接受 这种情况下通
常采用的是剔除与研究目标关联不大的反应组分后的简化机理 HCCI 燃烧的混合气浓度和燃烧温度都较
低而很多针对传统燃烧模式优化的经典简化机理并没有考虑这种较少见的运行范围 为此将针对 HCCI
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