毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

1.前言

随着我国经济的迅速发展和汽车保有量的高速增长，国家能源安全、大气环境保护受到严重挑战，因此如何针对我国自然条件和能源资源特色，逐步改变汽车能源结构，降低汽车对石油燃料的依赖性，发展汽车清洁代用燃料，已成为汽车发展战略中的重要环节[1]。作为对石油资源的补充，开发二甲醚(DME)工业，对我国能源安全来说具有十分重要的战略意义。将我国丰富的煤炭资源转化为清洁的二甲醚燃料，可以在保证我国能源安全的同时，将环境危害降到最低。将DME用作HCCI发动机的燃料，将会得到更好的燃油经济性与更低的排放[2]。

在HCCI发动机研究热潮中，数学模拟从一开始就发挥着不可代替的重要作用。1983年Najt和Foster[3]首次完成了对HCCI的理论和数值分析。他们将缸内工质分为未燃燃料和燃烧产物与空气的混合气两部分，前者以分块的形式被后者所包围，分别用数值方法求解两部分的质量和能量平衡方程，着火过程用Shell模型模拟。这可视为零维双区模型对HCCI的首例应用。后来，Lu[4]等人用CHEMKIN-2程序和详细反应机理研究了HCCI过程中氢的预氧化物和自由基的作用。进入新世纪以来，HHCI数值模拟研究发展迅猛，研究论文逐年成倍增长。值得指出的是，中国学者的工作在其中占有相当的比例。这表明，我国在HCCI发动机研究与开发这场国际范围的攻坚战中已占有一席之地[5]。

2．二甲醚和均质充量压燃概述

2.1二甲醚(DME)

二甲醚简称DME，无色略带气味，是结构最简单的醚，分子式为CH3一OCH3，无CC键，O ₂的质量含量为34．8 %，这有利于实现无烟燃烧，同时允许使用高比例的EGR来降低NO 排放；其十六烷值大于55，自燃点为235℃ ，更重要的是，在常温下它是气体，沸点为一24．9℃ ，蒸气压为0．5 MPa，其物理性能类似液化石油气(LPG)，能与空气快速形成良好的混合气[6]。所以DME作为柴油机的理想清洁代用燃料，已成为一个研究热点[7]。

本课题中使用的DME氧化反应动力学机理是由Lawrence Livermore国家实验室提出的，其中包括351个基元反应，涉及79种组分[8] 。反应主要涉及燃料单分子裂解反应、脱氢反应、甲氧基一甲基基元反应、甲氧基一过氧化甲基基元反应、CH ₂OCH ₂ O ₂H 基元反应、O ₂CH ₂OCH ₂O ₂H 异构化反应等。在DME的氧化过程中，高温反应机理和低温反应机理不同。有研究表明：温度较高时(T1 000K)，燃料的单分子裂解反应和甲氧基甲基的β一裂解反应占主导地位；温度较低时(T~800 K)，生成酮氢过氧化组分的链分支反应起主要作用；随着温度的升高，烃基氢过氧化组分的链传递反应比重也随之上升，从而导致高温条件下β一裂解反应的产生[9]。DME氧化反应的大致流程图如图1所示。

2.2均质充量压燃（HCCI）

均质充量压缩点火燃烧(Homogeneous Charge Compression Ignition，HCCI)作为一种新型的内燃机燃烧方式，是在20世纪70年代后期提出并开始研究的[10]；在20世纪90年代后期引起了全世界的高度关注，被认为是满足未来严格排放法规的重要技术手段，是内燃机燃烧技术的重大进步[11]。HCCI燃烧能同时降低发动机的NOx和PM 排放，并且能在部分负荷时维持高的燃油经济性。这种新的燃烧方式在着火前形成均匀预混合气，混合气靠压缩自燃，着火在多点同时发生，整个过程不存在火焰传播现象小[12]。