高壓激波管的開發(fā)及碳氫燃料著火延時的研究.pdf

1、申請上海交通大學碩士學位論文高壓激波管的開發(fā)及碳氫燃料著火延時的研究高壓激波管的開發(fā)及碳氫燃料著火延時的研究學校：上海交通大學院系：機械與動力工程學院專業(yè)：動力機械及工程班級：級：B0802097班學號：號：1080209314碩士生：南北導(dǎo)師：呂興才（副教授）上海交通大學機械與動力工程學院上海交通大學機械與動力工程學院2011年2月上海交通大學碩士學位論文摘要I高壓激波管的開發(fā)及碳氫燃料著火延時的研究高壓激波管的開發(fā)及碳氫燃料著火延時

2、的研究摘要隨著對燃燒研究的不斷深入，需要用各種碳氫燃料在燃燒過程中不同溫度、壓力條件下的著火延時來驗證其化學動力學機理。通過對碳氫燃料著火的研究，可以為新型燃燒方式、改進燃燒室的設(shè)計、提高燃料熱效率、減少污染物排放等提供重要的理論支持。激波管是利用激波原理實現(xiàn)對物質(zhì)的加熱以獲得極高滯止溫度的實驗裝置。由于在激波管采用入射和反射激波對介質(zhì)進行均勻、非等熵、絕熱壓縮，可以比較容易的在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)溫度、壓力和速度。因此，本文自行設(shè)計和開發(fā)高

3、壓化學激波管應(yīng)用于燃燒化學動力學的研究。由于選擇著火標記信號不同，得到的著火延時數(shù)據(jù)是不同的。本文選擇OH自由基的發(fā)射光強信號作為著火信號，采用光電倍增管接收OH輻射光強。在本文激波管實驗中，著火延時定義為反射波到達測量點壓力信號和該點出現(xiàn)著火標記信號的時間差。首先，用高頻響壓電傳感器記錄入射反射激波的壓力時間信號。然后，由光電倍增管記錄著火標記信號時間曲線，由壓力和發(fā)射光強的時間曲線即可確定著火延時。由于乙醇和丁醇作為傳統(tǒng)汽油和柴油的

4、替代燃料有著廣闊的應(yīng)用前景，但是現(xiàn)在的研究遠遠不能滿足工程實際的需求，特別是對于在汽油機運行工況下的著火延遲方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還相當缺乏。因此，本文在雙膜化學激波管實驗裝置上，以氦氣為驅(qū)動氣體，運用反射激波，通過測量OH自發(fā)光信號，以其信號曲線最大斜率處作為著火開始的標志，給出了著火延時的準確定義，并開展了乙醇氮氣氧氣混合氣在溫度范圍1094.86—1280.72K，壓力范圍為0.628—0.732MPa的條件、當量比為0.8、1.0、1.

5、2下和丁醇氮氣氧氣混合氣在溫度范圍1043.32—1163.72K、壓力范圍為0.671—0.835MPa、當量比為0.5、1.0、1.5下的著火延時進行測量分析，獲得的主要結(jié)論如下：（1）隨著溫度的增加，混合氣的著火延時縮短，著火延時的對數(shù)與溫度的倒數(shù)呈正比，滿足Arrhenius關(guān)系式。（2）由于混合氣中燃料濃度增加單位體積內(nèi)參加反應(yīng)的燃料分子數(shù)增多化學反應(yīng)中有效碰撞次數(shù)增多反應(yīng)速率加快。因此，隨著當量比的升高，著火延時減小。（3）