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发动机正丁醇-柴油燃烧碳烟前驱物的数值模拟研究的开题报告
一、选题背景
近年来，随着环保意识的日益增强，汽车尾气排放成为社会关注的焦点。汽油、柴油等传统燃料的燃烧过程中会产生大量的有害气体和颗粒物，不仅增加大气污染，同时对人类健康也造成了严重影响。因此，寻找一种环保、高效、经济的新型燃料，成为了当前研究领域的热点之一。
正丁醇是一种由柳醇重整制备的新型生物燃料，其在燃烧过程中产生的污染物较少，同时也具有较高的燃烧效率。将正丁醇与柴油混合使用，可以有效降低柴油的粘度和减少排放物中二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等有害物质的含量，从而使得混合燃料在环保、高效、经济等方面均有优势。
针对混合燃料的燃烧问题，利用数值模拟的方法进行研究，可以为燃料的开发和优化提供有力的支撑。因此，本文选取正丁醇-柴油混合燃料作为研究对象，采用CFD（ComputationalFluidDynamics）数值模拟技术对其燃烧过程中碳烟前驱物的生成和排放进行模拟分析，从而为混合燃料的开发和应用提供理论依据和参考。
二、研究内容和研究目标
本文将采用数值模拟的方法，模拟正丁醇-柴油混合燃料在发动机内的燃烧过程，分析其产生的碳烟前驱物的生成和排放特性，并探究影响其燃烧效率和环境污染的因素。
具体来说，本文将从以下几个方面开展研究：
（1）基于发动机工作特性建立数值模型，包括几何尺寸、进出气口位置和尺寸，喷油系统、点火系统等细节参数模拟；
（2）建立混合燃料的燃烧模型，考虑混合比、压缩比、点火时刻等因素对燃烧效率的影响；
（3）分析混合燃料在燃烧过程中产生的碳烟前驱物的生成机理，探究其与燃料性质、特性参数的关系；
（4）研究混合燃料燃烧过程中NOx等有害物质的生成和排放特性，探究混合燃料的环保性能；
（5）探究优化混合燃料配比、进气方式、喷油策略等工程措施对混合燃料燃烧效率和环保性能的影响。
本文旨在研究混合燃料的燃烧特性及相关环保问题，为混合燃料的优化、研发和应用提供理论支持和参考。
三、研究方法和步骤
（1）建立数值模型
本文将采用ANSYSFluent软件建立正丁醇-柴油混合燃料在发动机内的CFD数值模型，利用该模型分析混合燃料在燃烧过程中的特性和有关环境污染问题。首先，根据发动机的几何尺寸和工作特征，采用Pro/E软件绘制三维实体模型，并进行网格划分和质量检测。然后，借助ANSYSFluent软件对发动机燃烧室内流场、温度场、压力场等参数进行模拟计算，建立混合燃料在发动机内的数值模型。
（2）建立混合燃料燃烧模型
建立混合燃料的燃烧模型，采用EddyDissipationModel（EDM）和DiscretePhaseModel（DPM）模型来模拟混合燃料的燃烧过程。EDM模型采用化学动力学理论和湍流理论相结合的方式来计算燃烧物质的反应速率，包括扩散、吸附和反应三个阶段。DPM模型主要用于模拟混合燃料的各个组分在燃烧过程中的运动轨迹和相互作用过程，从而探究其碳烟前驱物的生成和排放特性。
（3）分析生成机理和特性参数
本文将分析混合燃料在燃烧过程中产生的碳烟前驱物的生成机理和特性参数，包括燃料结构、混合比、压缩比、喷雾状态和燃烧温度等因素对碳烟前驱物生成的影响。
（4）探究混合燃料的环保性能
本文将对混合燃料在燃烧过程中产生的污染物进行分析，包括NOx、CO、HC和PM等有害物质的生成和排放特性，以及混合燃料的环保性能。
（5）优化混合燃料配比和工程措施
本文将探究混合燃料配比、进气方式、喷油策略等工程措施对混合燃料燃烧效率和环保性能的影响，为混合燃料的优化、研发和应用提供技术支持。
四、研究意义和创新点
本文选取正丁醇-柴油混合燃料作为研究对象，利用CFD数值模拟的方法对其燃烧过程中的碳烟前驱物进行分析和研究，具有以下研究意义和创新点：
（1）研究混合燃料的燃烧机理和环保问题，为混合燃料的优化、开发和应用提供理论支持和参考；
（2）利用CFD数值模拟技术分析混合燃料的燃烧过程，为深入理解混合燃料的内在机理提供科学方法；
（3）探究优化混合燃料配比、进气方式、喷油策略等工程措施对混合燃料燃烧效率和环保性能的影响，从而为混合燃料的发展提供技术支持和建议。