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高寒环境下农用机械柴油机燃用生物柴油燃烧与排放控制策略研究

生物柴油；数值模拟；燃烧控制；排放控制；机外净化

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随着汽车工业的快速发展，能源短缺与环境污染这两个问题将愈显突出。在严格控制汽车尾气排放污染的同时，我国城镇化和农业机械化建设进程加快，使得柴油机的使用量剧增。农用机械由于工作条件比较恶劣，负荷大，尾气排放对大气的污染问题日益得到人们的关注。
生物柴油是典型的可再生燃料，在柴油机上的燃烧及排放控制已成为国内外研究的热点，但因其NOx排放高而限制推广。我国地势阶梯西高东低，高原地区约占国土面积1/3。随着海拔的升高，大气氧含量、空气密度和大气压力都会相应降低。因此在不改变柴油机本体的前提下，研究高原高寒环境下，农用机械柴油机燃用生物柴油以满足国IV及以上排放标准，不仅是社会发展的急切需求，更是环境保护法规和可再生能源燃烧科技发展的需求。
内蒙古高原平均海拔1000-1200米，青藏高原平均海拔4000米以上，故本文选择0米、1000米、2500米、4000米海拔高度为研究对象，将0#柴油与生物柴油按照不同体积分数混合，通过数学建模，计算出理化性质参数，找到合适的理化性质配比区间。
根据生物柴油理化性能和内蒙古高原的气候特点，采用三维软件PRO/E画出某农用机械柴油机的燃烧室，结合EGR技术，并用三维CFD软件CONVERGE生成网格，定义边界条件、初始条件及其它计算参数，确定湍流模型、燃烧模型、喷雾模型和排放模型。用CONVERGE模拟柴油机的燃烧过程，验证模型的正确性，进行数值模拟研究，建立燃烧控制以及机外净化在内的动态自适应控制模型；其次用实验数据修正已建立的动态自适应控制模型，阐明高原生物柴油燃烧及排放的动态自适应控制机理，实现国IV柴油机燃烧生物柴油使其排放达到国IV及以上标准的限值。