摘 要

本文主要运用计算流体力学（CFD）软件GT-Power为模拟计算的工具，以不同浓度的甲醇/生物柴油混合燃料为实验所用燃料，进行了柴油发动机的仿真模拟，从而观察不同浓度的甲醇/生物柴油混合燃料运用于柴油发动机时对发动机的动力性能、经济性能以及排放性能造成的影响并分析和探讨产生这种影响的原因。

本文选用的混合燃料分别为M0（纯生物柴油）、M10（百分之十的甲醇与百分之九十的生物柴油）、M20（百分之二十的甲醇与百分之八十的生物柴油）和M30（百分之三十的甲醇和百分之七十的生物柴油），其中甲醇的浓度为质量浓度。对于动力性能，选用有效功率和有效转矩为指标，对于经济性能，选用有效燃油消耗率为指标，对于排放性能，选用氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物的排放量为指标。

本次仿真模拟采用三个变化的因素：浓度、转速和负荷。力求从浓度特性、速度特性和负荷特性三方面更加全面而深入的分析仿真计算的结果。

关键词：甲醇/生物柴油；柴油发动机；GT-Power；性能模拟

Abstract

In my paper, GT-Power which is one of the computational fluid dynamics softwares has been used as a tool for these simulation calculations. At the same time, the methanol / biodiesel blends of different concentrations have also been used for the simulation calculation of the diesel engine. The purpose is to observe and write down the influence that could take place on the diesel engine in power performance, economic performance and emissions performance when the methanol / biodiesel blends of different concentrations have been used as the fuels and analyze the causes of all of these phenomenons.

The four fuels used in this paper are M0 (100 per cent biodiesel)、M10 (ten per cent methanol and ninety per cent biodiesel)、M20 (twenty per cent methanol and eighty per cent biodiesel) and M30 (thirty per cent methanol and seventy per cent biodiesel). Among them, the concentration of methanol in each fuel is the mass concentration. As for the power performance, the effective power and the effective torque are both used as the index. As for the economic performance, the effective fuel consumption rate is used alone as the index. And as for the emissions performance, the emissions of NOx, CO and HC are all used as the index.

In these simulation calculations, three factors are used: the concentration, the speed and the load. The results can be analyzed in depth in the kinds of the concentration characteristics, the speed characteristics and the load characteristics

Key Words: . methanol / biodiesel; diesel engine; GT-Power; simulation calculations

目 录

摘 要 I

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1目的及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施 5

1.3.1研究（设计）的基本内容 5

1.3.2研究（设计）的目标 6

1.3.3拟采用的技术方案及措施 6

第2章 GT-Power仿真模型和燃料库的建立 7

2.1 GT-Power仿真模型的建立 7

2.2生物柴油燃料库的建立 8

2.2.1生物柴油液体焓拟合系数的拟合 8

2.2.2生物柴油气体焓拟合系数的拟合 9

2.2.3生物柴油气体导热系数和动态粘度的拟合 10

2.2.4生物柴油液体导热系数和动态粘度的拟合 10

2.3甲醇及混合燃料燃料库的建立 11

2.3.1 甲醇燃料库的建立 11

2.3.2 混合燃料燃料库的建立 12

2.4本章小结 13

第3章 甲醇/生物柴油混合燃料对发动机性能的仿真分析 14

3.1 工况的参数设置 14

3.2 浓度因素对发动机性能的影响 15

3.2.1 浓度因素对动力性能的影响 16

3.2.2 浓度因素对经济性能的影响 20

3.2.3 浓度因素对排放性能的影响 22

3.3 转速因素对发动机性能的影响 26

3.3.1 转速因素对动力性能的影响 26

3.3.2 转速因素对经济性能的影响 28

3.3.3 转速因素对排放性能的影响 29

3.4 负荷因素对发动机性能的影响 31

3.5 本章小结 33

第4章 总结和展望 34

4.1 总结 34

4.2 展望 34

参考文献 35

致 谢 37

第1章 绪论

1.1目的及意义

汽车制造业自改革开放以来一直作为国民经济的支柱产业之一，在汽车行业迅速发展之时，能源方面的问题和环境保护方面的问题也日益严重起来。能源问题和环境保护问题不仅仅在我国被关注，在国际上也得到了广泛的关注。环境的污染和能源的短缺已然成为当下综合性的世界级难题。

为了净化空气的质量，各个国家和许多世界性组织都已经制定和实施了越来越严格的排放法规，希望以此来减少车辆的尾气排放造成的污染。