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掺烧乙醇小型农用柴油机燃烧机理与低排放研究的中期报告
摘要：
掺烧乙醇是一种降低柴油机排放的有效方法，然而乙醇掺混会影响柴油燃烧机理，特别是增加了燃烧中的复杂化与可燃物物种。本研究针对小型农用柴油机，通过实验与数值计算方法，研究了掺烧乙醇对柴油燃烧机理与低排放的影响。实验结果表明，随着掺混乙醇体积分数的增加，气态颗粒物（PM）与氮氧化物（NOx）的排放量均显著降低，其中掺混体积分数为10%时降低效果最明显，分别降低了49.5%与39.2%。
数值模拟结果表明，掺混乙醇后，燃烧中反应区温度分布变得更加均匀，且可燃物的分布范围扩大，这可能是有效降低PM排放的重要原因。同时，乙醇的添加也增加了燃烧中的OH自由基数量，抑制了烟雾点火的产生，进一步降低了PM排放。
本研究结果为小型农用柴油机的低排放提供了有效的方法与理论基础。
关键词：乙醇掺混；柴油机；燃烧机理；排放；数值模拟
Mid-termReportonCombustionMechanismandLowEmissionsofSmallAgriculturalDieselEngineswithEthanolBlending
Abstract:
Ethanolblendingisaneffectivemethodtoreducetheemissionsofdieselengines,butitaffectsthecombustionmechanismofdiesel,especiallyincreasingthecomplexityandcombustiblespeciesofcombustion.Inthisstudy,forsmallagriculturaldieselengines,theeffectsofethanolblendingonthecombustionmechanismandlowemissionsofdieselwereinvestigatedbyexperimentsandnumericalcalculations.Theexperimentalresultsshowedthatwiththeincreaseofethanolblendingvolumefraction,theemissionsofparticulatematter(PM)andnitrogenoxides(NOx)decreasedsignificantly,andthereductioneffectwasthemostobviouswhentheblendingvolumefractionwas10%,decreasingby49.5%and39.2%,respectively.
Numericalsimulationresultsshowedthatafterethanolblending,thetemperaturedistributionofthereactionzoneinthecombustionbecamemoreuniform,andthedistributionrangeofcombustiblesexpanded,whichmaybeanimportantreasonforeffectivelyreducingPMemissions.Atthesametime,theadditionofethanolalsoincreasedthenumberofOHradicalsinthecombustion,suppressedtheproductionofsmokeignition,andfurtherreducedtheemissionofPM.
Theresultsofthisstudyprovideaneffectivemethodandtheoreticalbasisforthelowemissionsofsmallagriculturaldieselengines.
Keywords:Ethanolblending;dieselengine;combustionmechanism;emissions;numericalsimulation