宽压力下添加正丁醇对正庚烷对冲扩散火焰燃烧特性的影响研究开题报告
研究背景及意义
研究背景
人类发展的历史离不开对能源的利用。随着人类社会发展水平的不断提高，人们对能源的利用水平也不断提高。内燃机自问世以来，凭借其热效率高、升功率大、功率范围广等优势被广泛应用于当今社会的各个领域，有力地促进了人类社会的发展。然而内燃机给人类社会带来一系列便利的同时也带来了一些困扰人类的问题，尤其是石化资源的过度开发和环境质量的不断恶化，日益严峻的资源短缺和环境污染问题已经严重地制约了人类社会的可持续发展。因此，开发利用可再生能源和减少环境污染成为人们日益关注的热点。
生物燃料[1, 2]是一种新型的可再生能源。生物燃料泛指由生物体组成或转化的固体、液体或气体燃料。它是可再生能源开发利用的重要方向，具有良好的可贮藏性和可运输性，可提供可替代石油的液体燃料。生物燃料除了可以在改善世界一次能源结构、降低化石能源需求量方面做出重要贡献以外，还可在减少温室气体排放、保障能源供应安全、改善贸易平衡、促进农村发展和改进城市废弃物处理方式等方面发挥作用。
生物燃料实质上是将绿色植物作为捕获太阳能的储能媒介而实现其价值的。从环境保护角度出发，用生物燃油替代传统车用燃料对大气环境而言首当其冲的贡献就是降低了温室气体（greenhouse gas，GHG）的净排放量。其次，生物燃料使汽车尾气排放的CO、SOx、有机悬浮物（volatile organic compounds，VOC）、悬浮颗粒（PM10）等空气污染物的数量减少，有利于改善空气质量。这一点在人口密集的大城市地区是十分重要的。第三，生物燃料可以通过生物降解而消除毒性，因此对土壤和地下水造成的污染较小。第四，如果利用生活垃圾等有机废物生产生物燃料，这将对废物管理、城市的健康卫生状况有所改善。从能源安全、国家安全角度讲，生物燃料可以取代电力部门、运输领域、城镇农村供暖等的部分石化燃料，从而能够减轻石油资源贫乏国家对进口石油的依赖，并允许政府决策者能将石油用于有国家战略需求的地方。从社会和谐的角度来看待，生物燃料可以改善农业型社会的能源自给，通过鼓励扶持农业地区种植能源作物和森林地区种植能源林木来推动农业和林业的发展并带动工业能源的发展。这样既创造了新的收入来源，又可以增加就业机会、解决了剩余劳动力的问题，从而有利于社会整体安定和谐发展。
正丁醇[3]是一种常见的生物燃料，正丁醇最直接的应用，是代替汽油作为车用燃料。在这方面，丁醇与其他普通醇类燃料（如乙醇和甲醇）相比具有很多优点。正丁醇十六烷值更大，着火性能更好，且气化潜热也更小，有利于降低CH和CO的排放。丁醇的热值大约是汽油的83%，而乙醇和甲醇的热值分别只有汽油的65%和48%，丁醇的热值比乙醇要高30%左右，因此相同质量的丁醇可比乙醇多输出约1/3的动力。丁醇的挥发性远低于乙醇，只有乙醇的1/6左右。丁醇的吸湿性远小于甲醇、乙醇和丙醇，这些低碳醇能与水完全溶合，而丁醇则具有适度的水溶性，这一特性使它在纯化阶段降低了能源消耗。丁醇比乙醇的腐蚀性低，能够利用现有管道运输，同时由于比其他低碳醇具有相对较高的沸点和闪点，丁醇的安全性更高。此外，丁醇与汽油、柴油的相溶性较好，因此不必对现有的发动机结构做出大的改动，而且可以使用浓度几乎为100%的丁醇燃料。向柴油中掺混正丁醇有利于降低粘度、改善雾化和冷启动性，进而改善燃烧和排放性能。
研究意义
本课题研究内容为宽压力下添加正丁醇对正庚烷对冲扩散火焰燃烧特性的影响，由于石油等化石燃料有限且不可再生，开发利用生物燃料等可再生能源具有现实意义和必要性。实际燃烧装置如汽油发动机、柴油发动机工作时内部基本上均为高压条件，因此研究生物燃料的燃烧需要在宽压力范围下进行。
正丁醇是一种常见的生物燃料，而正庚烷通常用作汽油燃料。目前，正丁醇作为燃料添加剂具有广泛的应用前景。正丁醇可以用作汽油机或柴油机的燃料添加剂，改善燃烧性能，降低污染物排放。
因此，进行正丁醇在宽压力下的混合燃烧特性研究对于发动机内用正丁醇作燃料添加剂的实际燃烧工况具有现实的指导意义。
国内外研究现状
正丁醇与汽油或柴油的混合燃烧研究
正丁醇是一种常见的燃料添加剂，发动机最常用的两种液体燃料分别是汽油和柴油，因此目前正丁醇混合燃烧的研究主要集中在汽油或柴油中添加正丁醇对燃烧性能的影响方面。
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