汽油-乙醇混合物对压缩点火条件下自点燃及烟尘/NOx排放的影响计算研究
数值分析
2024-03-19 v1 数值分析
流体动力学
摘要
对单缸汽油压缩点火发动机进行计算流体动力学（CFD）仿真，以探讨汽油-乙醇混合物对压缩点火条件下自点燃、氮氧化物（NOx）和烟尘排放的影响。采用四组分 Toluene 主参考燃料（TPRF）+乙醇（ETPRF）替代物（含10%乙醇按体积计；E10），以代表测试汽油（RD5-87）。采用三维发动机CFD模型，结合有限速率化学、简化化学机理、自适应网格细化（AMR）和混合 moments 方法（HMOM），以捕获缸内燃烧及烟尘/NOx排放。该发动机CFD模型针对三种汽油-乙醇混合物（E10、E30和E100，按体积含乙醇量变化）进行了实验数据验证。模型验证针对多个注油时刻（-21、-27、-36和-45程度脱卡后TDC（aTDC））进行，验证内容包括缸内压力、热释放率、燃烧相位、NOx和烟尘排放。对于晚注射时刻（-21和-27oaTDC），E30的烟尘排放高于E10；而对于早注射情形（-36和-45oaTDC），趋势则相反。E100在所有注油时刻下均产生最少的烟尘。进一步地，E10的烟尘排放随注油时刻呈非单调趋势：SOI-36>SOI-45>SOI-21>SOI-27，而E30的烟尘排放随注射时刻的提前而单调减小。各种燃料的NOx排放遵循E10>E30>E100的趋势。对于所有燃料，NOx排放随注射时刻的提前而增加，但E10和E100在注射时刻提前至-36oaTDC之后，NOx排放出现异常下降。对数值结果进行详细分析，以探讨排放趋势，并阐明化学组成和物理性质对自点燃及排放特性的影响。
引用
@article{arxiv.2403.10687,
title = {Computational Study on the Impact of Gasoline-Ethanol Blending on Autoignition and Soot/NOx Emissions under Gasoline Compression Ignition Conditions},
author = {Krishna C. Kalvakala and Harsimran Singh and Pinaki Pal and Jorge P. Gonzalez and Christopher P. Kolodziej and Suresh K. Aggarwal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.10687},
year = {2024}
}