摘 要

当今世界面临能源危机和环境污染两大难题，尤其体现在汽车工业上，发展新的清洁能源，发掘替代传统柴/汽油的燃料已经迫在眉睫。二甲基呋喃和生物柴油是两种新型清洁的柴油替代燃料，它们理化性质能够满足柴油机的需求，生成原料丰富且可再生，近年来日益受到人们的关注。

本文通过GT-Power仿真软件建立了一个二甲基呋喃/生物柴油的发动机仿真模型，并通过计算相关参数建立了对应燃料库，通过这个仿真模型得到了混合燃料发动机的相关数据。最后研究发现，混合燃料发动机的动力性能与柴油机相比，其动力性能比柴油机稍差，主要表现在混合燃料发动机的有效转矩比柴油机低；混合燃料发动机的经济性比柴油机差，有效燃油消耗率是柴油机的2-3倍；混合燃料发动机的CO，HC排放量比柴油机低，NO_X排放量高，但总体来说污染物要比柴油机少。

总之，二甲基呋喃/生物柴油发动机替代柴油机有较大的可靠性。

关键词：生物柴油；二甲基呋喃；GT-Power；仿真研究

Abstract

Today,our world is facing two serious problems that is energy crisis and environmental pollution ,it particularly reflect in the automotive industry.Now,it is very emergency develop a of new clean energy to take the place of the traditional fuel --diesel/gasoline fuel. Dimethyl furan and biodiesel are two new and clean fuel , their physical and chemical properties can meet the requirements of diesel engine, and they are generate rich and renewable . So they are becoming more and more attention in recent years.

In this paper, I build a dimethyl furan/biological engine simulation model by GT-Power, and build a dimethyl furan/biological depot by coutting corresponding data.Then,I get the information of dimethyl furan/biological engine by simulation model .The result show that: the dynamic performance of the hybrid fuel engine is slightly lower than the diesel engine.It mainly displays in the mixed fuel engine torque is lower than diesel engine ; hybrid fuel’s engines are less efficient than diesel engines, and is two to three times higher than diesel engines.;The concentration of the CO and HC is lower than diesel engines, has high emissions of NO_X.On the whole,hybrid fuel’s pollution is lower than diesel engines.

So,we can get the conclusion ,hybrid fuel can replace the diesel engine ,which’s reliable.

Key Words：Biodiesel；Dimethyl ether ；GT-Power；Simulation Recearch

目录

第1章 绪论 1

1.1研究目的和背景 1

1.1.1能源危机 1

1.1.2环境污染 2

1.2代用燃料的研究现状 2

1.2.1天然气 2

1.2.2醇类燃料 3

1.2.3液化石油气 3

1.2.4二甲基呋喃 4

1.2.5生物柴油 5

1.3主要研究内容 6

1.4拟采用的技术方案 6

第2章 GT-Power软件介绍 8

2.1当代内燃机工作模拟软件 8

2.2GT-Power 8

2.2.1软件模块介绍 9

2.2.2软件的理论基础 9

2.3本章小结 12

第3章 GT-Power燃烧库和仿真模型的建立 13

3.1生物柴油燃烧库的建立 13

3.1.1生物柴油液体焓拟合系数 13

3.1.2生物柴油气体焓拟合系数 14

3.1.3生物柴油气体导热系数 14

3.1.4生物柴油气体运动粘度 15

3.2二甲基呋喃燃烧库的建立 16

3.2.1二甲基呋喃气体焓拟合系数 16

3.2.2二甲基呋喃气体运动粘度 17

3.2.3二甲基呋喃液体焓拟合系数 17

3.3GT-Power仿真模型的建立 18

3.4本章小结 19

第4章 二甲基呋喃/生物柴油发动机性能仿真研究 20

4.1不同混合燃料的动力性能 20

4.2不同混合燃料的经济性能 22

4.3不同混合燃料的排放性能 23

4.3.1速度变化对混合燃料排放性能的影响 24

4.3.2负荷变化对混合燃料排放性能的影响 28

4.4本章小结 30

第5章 全文总结与展望 31

5.1全文总结 31

5.2展望 32

参考文献 33

致谢 35

第1章 绪论

1.1 研究目的和背景

自从进入工业时代以来，人类世界对于大自然的利用越来越全面，这种现象使我们的世界越来越迅速的前进。但随这种前进随之而来的是能源短缺和环境污染。在当今世界，这两个问题对人们造成了很大的困扰。而汽车作为一种典型的消耗能源产出污染物的机械 ，消耗大量的石油，产出二氧化碳，氮氧化物，固体颗粒，一氧化碳等等污染物，严重影响了地球上人类和其他生物的生存。所以研制出发动机可替代燃烧燃料已经迫在眉睫。

1.1.1 能源危机

当今世界，众所周知的是石油这一化石能源在世界上的储量是有限的，它的再生期限也非常长。而随着人类社会的发展，化石能源的需求越来越多。我国在近些年作为一个高速发展的泱泱大国，自然也逃不过能源的消耗。根据国土资源部所提供的资料显示，我国的石油总数量不会超过1100亿吨，其中还包括一些不可开采的部分，这样一算下来，我国的可开采量便下降到了160亿吨左右，现以探明的石油可开采储量为65亿吨，现在国家又处在发展的要害时期，按照当前我国对石油的开采情况来看，我国石油的可开采时间不会超过50年。而中国自己开采的石油远远跟不上我国现阶段发展所需的石油量，所以每年我国都需从外国进口许多石油。中国2013年进口石油约2.8亿吨，同比2012年增长4.1%，2014年中国进口原油3.08亿吨，同比2013年增长9.5%。而且随着中国社会的发展这个数量还在不断的增长^[1]。而中国开采的石油大约在1.8亿吨左右，这表明中国的石油来源有将近一半以上依靠外来进口，这对中国的发展的有很大的一个限制，所以在这方面研制出可替代石油燃料对中国来说有着非凡的意义所在。

另一方面中国所面临的能源问题也只不过是世界能源问题的一个缩影，据权威部门估计，现如今世界上已探明石油储量为2382亿吨，估计还可供人类开采40-50年左右。虽然世界上每年都有新的石油储藏地被发现，而且可能还有许多石油储藏地尚未被发现，但发现的速度远远跟不上石油消耗的速度，所以研制出可替代石油燃料是很有必要的。