柴油替代燃料碳烟生成机理数值模拟与试验研究的任务书.docx

柴油替代燃料碳烟生成机理数值模拟与试验研究的任务书
任务书
一、课题背景
随着经济快速发展和城市交通系统快速扩张，大量机动车辆的使用已成为城市空气质量污染的主要因素之一。机动车辆排放生成的有害物质对环境和人类健康造成了极大的影响。其中，柴油机车辆排放的碳烟颗粒是城市大气污染的主要来源之一，而碳烟的化学成分和形态因机动车燃料不同而差异明显。因此，寻求替代柴油机车燃料成为了当前环保领域的研究热点之一。
二、拟解决的问题
本研究旨在通过数值模拟和实验研究，揭示柴油替代燃料在燃烧过程中产生碳烟的生成机理，探索影响燃料碳烟生成的因素，并为开发新型环保燃料提供理论支撑和技术指导。
具体来说，需要完成以下工作：
1.基于燃烧理论和流体力学原理，建立柴油替代燃料燃烧数值模型，模拟燃料在不同工况下的燃烧特性和碳烟生成规律。
2.设计和搭建实验平台，采用各类仪器和设备对燃料燃烧产生的碳烟颗粒进行实时监测和分析，探究燃料物性和实际工况等因素对碳烟生成的影响。
3.将数值模拟结果与实验数据进行对比和验证，进一步修正和完善数值模型，准确预测燃料在实际应用中产生的碳烟排放量和化学成分。
4.基于模拟和实验研究，分析柴油替代燃料燃烧过程中碳烟生成的机理和规律，揭示与柴油燃料不同的形态和化学特性，为环保燃料的开发和应用提供理论指导。
三、技术路线和研究方法
1.初步调研:了解目前柴油替代燃料的开发情况，分析柴油替代燃料的种类和特性，明确研究的重点和方向。
2.数值模拟:基于计算流体动力学（CFD）和多相流模型，建立柴油替代燃料燃烧数值模型。
3.实验设计:设计实验流程和方案，确定实验参数和基准点，搭建实验平台和数据采集系统。
4.实验研究:使用实验平台和各类监测设备，对不同柴油替代燃料的燃烧产生的碳烟颗粒进行实时监测和分析。
5.模拟与实验数据分析:利用数值模拟结果和实验数据，对柴油替代燃料燃烧过程中碳烟生成的机理和规律进行分析和比较。
6.结果总结:对研究结果进行总结和分析，给出柴油替代燃料燃烧生成碳烟的影响因素和机理的研究结论。
四、预期成果
1.建立柴油替代燃料燃烧数值模型，模拟不同工况下碳烟生成规律，推导出碳烟生成与燃料物性、燃烧工况等因素的数学关系式。
2.搭建实验平台并进行实验研究，实时监测和分析不同柴油替代燃料燃烧时产生的碳烟颗粒，探究燃料物性和实际工况等因素对碳烟生成的影响。
3.分析柴油替代燃料燃烧过程中碳烟生成的机理和规律，揭示与柴油燃料不同的形态和化学成分。
4.提出柴油替代燃料燃烧生成碳烟的影响因素和机理，为环保燃料的开发和应用提供理论指导。
5.撰写研究报告和相关论文，向科技界和社会公众传递本研究的成果和意义。
五、研究经费
本研究经费需20万元，包含设备购置和维护费用、人员工资、实验材料费等。研究时间为2年，其中第一年主要是初步调研、建立数值模型和实验平台搭建等工作，第二年主要是实验研究和数据分析、结果总结等工作。
六、预期应用
本研究成果对于推动柴油替代燃料的研发和应用具有重要意义。研究结果可为环保燃料的研发提供理论指导，指导环保燃料在实际应用中如何减少碳烟排放，从而降低城市大气污染、改善空气质量，对于提升城市居民生活质量和保护环境具有积极作用。