甲烷–氢气混合物一维平面火焰的模拟开题报告
2020-04-13 15:54:14
1. 研究目的与意义（文献综述）
1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）
1.1课题背景
能源和环境是人类最关心的两个问题,随着社会经济的快速发展,全球能源需求的增加和污染物的排放是人类社会可持续发展面临的两大难题,因此能源问题和环境问题已经成为制约经济发展的两个重要因素.
对于经济处于高度发展的中国来说,面临的能源危机和环境问题尤为严重,能源和环境两大难题的出现均与内燃机及汽车工业的发展密切相关,这是因为汽车及内燃机即时石油资源的主要消耗者,也是大气特别是城市大气污染的主要制造者.随着城市工业的飞速发展,我国大气污染非常严重.大气污染是由于人类活动和自然过程引起某些物质进入大气中,在一定时间达到足够的浓度,并保持足够长的时间因此而危害人体健康和危害环境.大气污染的主要来源是燃料燃烧,工业生产和交通运输,实际上,交通运输和工业生产的污染物主要是由燃料燃烧引起的,主要污染物有二氧化硫,氮氧化物,二氧化碳和粉尘.
因此,当务之急是寻找清洁高效能源以缓解能源危机和环境污染.替代燃料的发展具有广泛的前景,对提高能源效率,促进节能减排,降低环境污染有着十分重要的现实意义和经济价值.为了解决此问题,我们找到了天然气材料.
1.2研究目的
天然气稀燃能力差，火焰传播速率慢，实际使用时效率低，燃烧循环变动率大，并且影响燃油经济性，对此，很多学者认为解决燃气燃烧速率慢的一个有效方法是向其中添加燃烧速率快的燃气，配置混合燃料，特别是将天然气中混有氢气被公认是一种十分有效的措施，天然气作为内燃机替代燃料已经成为一种不可逆转的趋势，所以本文的研究是对天然气中含量最多的甲烷，来进行甲烷掺氢混合气体一维平面稳态火焰特性的研究。
1.3国内外研究现状
当前，有学者已经对纯甲烷和纯氢气燃烧的基础理论进行了大量研究。Liao等人用球形火焰法测量了天然气的层流燃烧速率，发现其与甲烷的燃烧速率很接近。Huang等人研究了天然气-氢气-空气预混合气的层流燃烧速度和火焰传播
特性，发现天然气掺氢对提高混合气的燃烧速率有明显的改善，Wang等人在定容燃烧室内研究了天然气掺氢混合燃料直喷燃烧循环变动，研究结果表明燃烧循环变动起始于火焰发展初始阶段，掺氢能够实现循环变动的稳定稀燃。目前，燃烧研究工作主要集中在天然气掺氢燃烧速率的变化上，对甲烷掺氢燃烧压力变化的因素未进行系统性的研究。
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时 间 | 学者 | 研究对象 | 研究方法 | 压力范围/bar | 温度范围/K | 当量比 | 掺氢比 |
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2012 | Emilien Vrea等 | 甲烷 | 定容燃烧弹 | 1~5 | 373 | 0.7~1.5 |
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2011 | 蔚庆国等 | 甲烷 氢气 | 定容燃烧弹 | 1 | 330 | 0.6~1.4 | 0、0.1、0.25、0.4。 |
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2010 | 武辉等 | 甲烷 氢气 | 燃烧器试验 Fluent与CHEMKIN模拟 | 1 | 400~1700 |
| 0~1 |
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2008 | Jinhua Wang等 | 甲烷 氢气 | CHEMKIN模拟 | 1.01 | 298 | 0.6-1.4 | 0、0.2、0.4 |
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2006 | 张勇等 | 天然气 氢气 | 定容燃烧弹 | 0.8、1.5 | 303~443 | 0.6~1.3 | 0.8、1.0、1.2 |
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时 间 | 学者 | 研究对象 | 研究方法 | 压力范围/bar | 温度范围/K | 当量比 | 掺氢比 |
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2015 | Y.L.Chan等 | 甲烷 CO2 | 热流量试验法 CHEMKIN模拟 | 1 | 298 | 0.8~1.4 |
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2013 | De Persis S等 | 甲烷 CO2 | 定容弹试验 CHEMKIN | 1~8 | 300~600 | 0.7~1.1 |
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2007 | V.Di Sarli等 | 甲烷 氢气 | 定容燃烧弹 | 1.01 | 300 | 0.6、1、1.5 | 0~1 |
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2006 | Zuohua Huang等 | 甲烷 氢气 | 定容弹试验 | 1 | 300 | 0.6~1.4 | 0~1 |
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2000 | Galmiche B等 | 甲烷 CO2 H2O | 定容弹试验 CHEMKIN模拟 | 1 | 393 | 1.0 |
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2. 研究的基本内容与方案
2、基本内容和技术方案
2.1基本内容
1,依据研究内容来论述研究现状，分析国内外文献研究过程，成果，创新点，不足点。
2，应用chemkin模拟工具分析数据，在chemkin软件模拟时要先进行化学动力学机理分析与筛选，运用chemkin可得出一维稳态火焰模拟数据，则将进行一维平面火焰数值模拟分析。
3. 研究计划与安排
| 2.20-3.5 | 3.6-3.19 | 3.20-4.2 | 4.3-4.23 | 4.24-5.7 | 5.8-5.21 | 5.22-28 | 5.29-6.4 | ||
| 1-2周 | 3-4周 | 5-6周 | 7-9周 | 10-11周 | 12-13周 | 14周 | 15周 | ||
| 文献，翻译，开题 | |||||||||
| 学习CHEMKIN,Origin | |||||||||
| 确定模拟的甲烷掺氢 | |||||||||
| 搜集机理，论证分析 | |||||||||
| 层流燃烧特性，分析内在原因 | |||||||||
| 大论文撰写，答辩 | |||||||||
| 小论文撰写，投稿 | |||||||||
| 修改提交 |
4. 参考文献（12篇以上）
4、参考文献
[1]. 梁俊杰, 李格升, 张尊华, 等. 甲烷-正庚烷混合物的预混层流火焰研究[j]. 内燃机学报, 2016, 34(5): 423-430.
[2].李永哲. 低温燃烧柴油、汽油燃料替代物的试验研究[d]. 天津: 天津大学, 2011.
[3]. 李坤颖. 柴油/天然气双燃料发动机燃烧策略的研究[d]. 广州: 华南理工大学, 2016.
