Студенческий документ № 00113296 из БГТУ «Военмех»

Пользователь пн, 12.12.2016 16:25

УДК 621.43 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГОРЕНИЯ МЕТАНА С ОБРАЗОВАНИЕМ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В HCCI ДВИГАТЕЛЕ А.П. Сеначин1, А.А. Коржавин1, 2 Приведена математическая модель газового поршневого HCCI двигателя (гомогенного заряда с воспламенением от сжатия), работающего на метане или природном газе, с детальным кинетическим механизмом из 273 реакций с 35 частицами. Модель позволяет на основе численного моделирования оптимизировать рабочий процесс и образование вредных веществ в HCCI двигателе.

Ключевые слова: численное моделирование, поршневой двигатель, HCCI двигатель, гомогенный заряд, воспламенение от сжатия, детальный кинетический механизм, образова- ние вредных веществ. В последние годы интерес исследователей привлекает новая технология организации рабочего процесса поршневого двигателя - HCCI-процесс (технология гомогенного заряда с воспламенением от сжатия) [1-4]. В настоящее время зарубежные авторы моделируют рабочий процесс HCCI двигателя на основе детальной кинетики химических реакций [5-7]. Однако, неэмпирические детальные кинетические механизмы (ДКМ) окисления углеводородов содержат тысячи элементарных реакций и сотни частиц, что препятствует применению подобных ДКМ при моделировании горения в ДВС. Кроме того, в настоящее время эти ДКМ или отсутствуют или практически недоступны (полностью не опубликованы).

Для численного моделирования горения метана в двигателе HCCI-процесса необходимо иметь достаточно простой и надежный ДКМ. В работе специалистов Института химической физики РАН В.Я. Басевиса, В.И. Веденеева и В.С. Арутюнова "Моделирование задержек самовоспламенения метановоздушных смесей в двигателе внутреннего сгорания" [8] впервые в России предложен компактный ДКМ из 128 обратимых реакций с 29 частицами, который по данным ряда авторов является достаточно точным механизмом горения легких углеводородов [9]. Этот механизм в качестве одного из продуктов реакции включает монооксид углерода CO , что является весьма важным для экологической характеристики процесса горения. Для оценки выхода оксида азота NO при горении метана следует к этому механизму добавить соответствующий ДКМ, который предстоит выбрать.

В работе В.А. Звонова и М.П. Гиринови- ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № ча "Анализ механизмов образования оксидов азота при горении углеводородных топлив в камере сгорания ДВС" [10] рассмотрены три возможных механизма:

- образования "термических" оксидов азота по механизму Я.Б. Зельдовича, П.Я Садовникова и Д.А. Франк-Каменецкого [11]; - образования "быстрых" оксидов азота через углеводородный радикал CH по механизму Фенимора [12];

- эмиссия "быстрых" оксидов азота по механизму Мальте с сотрудниками через образование закиси азота N2O [13] (вклад этого механизма пренебрежимо мал [9]). В монографии [9], на основе работ [1012], приведен механизм образования оксидов азота из 17 реакций с 14 частицами ДКМ17/14, который, на наш взгляд, является наиболее подходящим для совместного использования с механизмом горения метана, поскольку он включает образование оксидов азота по механизмам Зельдовича (Таблица 1, реакции 257-262) и Фенимора (Таблица 1, реакции 263-273).

Скачать файлы