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面对日益突出的能源紧缺与环境污染问题,研究新型替代燃料在发动机上的应用已成为实现节能减排目标的一个重要方向,天然气因其清洁高效、存储量大和经济性佳等特点成为替代燃料的首选。柴油/天然气双燃料发动机因其可实现高热效率和低排放成为了发动机燃用天然气的重要途径之一。由于双燃料发动机燃烧过程十分复杂,燃烧速度受到湍流、化学动力学、温度、压力等多因素的影响,因此,本文采用柴油/天然气双燃料燃烧机理来研究其缸内燃烧过程。本文主要研究内容及结论如下:1)采用基于误差传递的直接关系图法与敏感性分析相结合的方法(DRGEPSA),将详细的天然气机理简化形成含有70种物质、393个反应的简化机理。2)采用一个简化的正庚烷-甲苯-PAH机理表征柴油组分,形成包含85种组分和468个反应的正庚烷-甲苯-PAH简化机理。3)将上述简化的天然气机理和正庚烷-甲苯-PAH机理进行合并,最终形成包含125种组分和718个反应的柴油/天然气双燃料简化机理。采用敏感性分析对5个重要反应的指前因子进行优化调整,优化后的机理在滞燃期、层流火焰速度和HCCI发动机等方面进行了广泛的验证,均表现出良好的预测效果。4)将柴油/天然气燃烧机理与三维CFD软件耦合,进行不同预喷参数对燃烧排放过程影响的模拟分析。得出以下结论:(1)随着预喷时刻的提前,缸内压力、温度、放热率升高,缸内当量比减小,分层度下降,OH自由基质量分数增加,主要分布区域与高温区域相似,着火后缸内平均温度大幅增加,平均压力、放热率上升,CH4、CO等氧化增强,质量分数呈减小趋势,NO排放增加,主要分布在高温区。(2)随着预喷油量的增大,缸内平均压力、温度、放热率呈先降低后升高的趋势,缸内当量比先增大后减小,OH质量分数较大区域向燃烧室底部偏移,预喷油量较小时,缸内压力、温度和放热率随主喷油量减少而降低,预喷油量较大时,缸内出现多个火核,缸内平均温度、压力和放热率增大,NO排放先减小后增大。