缸内热化学燃料改质机理及与燃烧耦合控制的基础研究
结题报告
批准号:
51676125
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
朱磊
依托单位:
学科分类:
E0604.燃烧学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
李昂、高展、郑轶、徐震、刘春鹏、邓志伟
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中文摘要
缸内热化学燃料改质是发动机燃烧优化策略中普遍存在的科学问题,同时广泛存在缸内热化学燃料改质机理与燃烧耦合的协同作用。由于受到封闭燃烧空间的影响,缸内热化学燃料改质化学反应具有瞬变性,且与残余废气中的相关组分浓度和分布相互作用,这使得缸内热化学燃料改质反应过程与反应机理更为复杂。本项目拟采用实验和数值模拟方法并结合理论分析,开展缸内热化学燃料改质反应机理及与燃烧耦合控制的基础研究。(1)基于层流流动反应器,建立先进的中低温氧化和燃料改质基础实验测试系统及测量评价方法;(2)通过实时缸内采样技术,开展热化学燃料改质化学反应动力学数值模拟及参比燃料机理简化,构建基于热化学燃料改质反应的计算模型,完善发动机缸内热化学燃料改质反应机理;(3)探索缸内热化学燃料改质与燃烧耦合的优化控制方法,为内燃机燃烧优化提供新方法。
英文摘要
In-cylinder thermochemical fuel reforming mechanism is a common scientific issue for engine combustion optimization. The combination of in-cylinder thermochemical fuel reforming mechanism and combustion process is the key scientific issue, which has the synergism or the interaction mechanism. Due to the enclosed space effects, the combustion process and fuel reforming reaction have transient characteristics, leading to the complicated mechanism and process for in-cylinder thermochemical fuel reforming. Combined with experiments, theories and numerical simulations, fundamental research of in-cylinder thermochemical fuel reforming mechanism and combustion optimization interaction effects will be carried out in this proposal. (1) Based on laminar flow reactor, advanced experimental test systems and measurement methods on low-medium temperature fuel oxidation and thermochemical fuel reforming will be constructed. (2) Based on in-cylinder sampling system, the numerical simulation of chemical kinetics will be conducted for different reference fuels; the detailed reaction mechanism will be reduced according to the fundamental experiment’s result. The model of in-cylinder thermochemical fuel reforming could be constructed. (3) The interaction of in-cylinder thermochemical fuel reforming and combustion optimization, as well as control strategies will be carried out. The research will enrich the theory of internal combustion engine and give a new method for development of high efficiency and clean engine.
本项目拟采用实验和数值模拟方法并结合理论分析,开展缸内热化学燃料改质反应机理及与燃烧耦合控制的基础研究。缸内热化学燃料改质是发动机燃烧优化策略中普遍存在的科学问题,同时广泛存在缸内热化学燃料改质机理与燃烧耦合的协同作用。本项目提出缸内热化学燃料重整技术,试图实现H2与EGR的在线有机结合。由于受到封闭燃烧空间的影响,缸内热化学燃料改质化学反应具有瞬变性,且与残余废气中的相关组分浓度和分布相互作用,这使得缸内热化学燃料改质反应过程与反应机理更为复杂。进一步将天然气发动机与醇类重整相结合,提高了发动机的稳定性,降低了NOX排放。因此,探究天然气与醇类重整反应机制,通过实验建立高度可信的化学反应动力学模型,揭示醇类燃料参与下的天然气氧化重整过程。针对重整缸的稳定性和效率问题,采用液体燃料(甲醇、乙醇和正庚烷)加浓、增加压缩比以及重整缸点火正时的措施实现对重整缸的优化,并结合常规缸的点火正时实现了发动机的整机性能优化,最终实现了基于TFR的点燃式天然气发动机的稳定高效运行。
期刊论文列表
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Effects of propanol isomers enrichment on in-cylinder thermochemical fuel reforming (TFR) in spark ignition natural gas engine
丙醇异构体富集对火花点火天然气发动机缸内热化学燃料重整(TFR)的影响
DOI:10.1016/j.ijhydene.2020.02.028
发表时间:2020
期刊:International Journal of Hydrogen Energy
影响因子:7.2
作者:Li Bolun;Sun Qian;Li Ang;Shao Yu;He Zhuoyao;Lu Xingcai;Huang Zhen;Zhu Lei
通讯作者:Zhu Lei
DOI:10.1021/acs.energyfuels.8b04417
发表时间:2019-04
期刊:Energy & Fuels
影响因子:5.3
作者:Ang Li;Liang Yu;Xingcai Lu;Zhen Huang;Lei Zhu
通讯作者:Ang Li;Liang Yu;Xingcai Lu;Zhen Huang;Lei Zhu
DOI:10.1016/j.fuel.2017.02.053
发表时间:2017-06
期刊:Fuel
影响因子:7.4
作者:Zhuoyao He;Lei Zhu;Zhengxia Xu;O. Kaario;Ang Li;Zhen Huang
通讯作者:Zhuoyao He;Lei Zhu;Zhengxia Xu;O. Kaario;Ang Li;Zhen Huang
Effects of natural gas, ethanol, and methanol enrichment on the performance of in-cylinder thermochemical fuel reforming (TFR) spark-ignition natural gas engine
天然气、乙醇和甲醇浓缩对缸内热化学燃料重整(TFR)火花点火天然气发动机性能的影响
DOI:10.1016/j.applthermaleng.2019.113913
发表时间:2019
期刊:Applied Thermal Engineering
影响因子:6.4
作者:Shao Yu;Sun Qian;Li Ang;He Zhuoyao;Xu Zhen;Qian Yong;Lu Xingcai;Huang Zhen;Zhu Lei
通讯作者:Zhu Lei
DOI:10.1016/j.energy.2017.09.050
发表时间:2017
期刊:Energy
影响因子:9
作者:Li Ang;Zhu Lei;Deng Zhiwei;Gao Zhan;Huang Zhen
通讯作者:Huang Zhen
碳氢燃料重整条件下宽域高效高密度燃烧机制与调控研究
  • 批准号:
    U2241256
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    270.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    朱磊
  • 依托单位:
船用低速双燃料发动机重油模型燃料超临界高压微喷引燃多场耦合调控机制研究
  • 批准号:
    52071216
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    朱磊
  • 依托单位:
有机薄膜光伏器件的印刷制备及活性层形貌调控
  • 批准号:
    21905102
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    朱磊
  • 依托单位:
基于固相萃取的航空煤油模型燃料构建及其碳烟生成与演化
  • 批准号:
    91741120
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    朱磊
  • 依托单位:
生物柴油微观分子结构对柴油机颗粒物形成机理的影响研究
  • 批准号:
    51306117
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    朱磊
  • 依托单位:
国内基金
海外基金