正丁醚高压着火及其发动机低温燃烧的基础研究

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基本信息

  • 批准号：
    51776124
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    63.0万
  • 负责人：
    韩东
  • 依托单位：
    上海交通大学
  • 学科分类：
    E0604.燃烧学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Di-n-butyl ether, which could be produced from lignocellulosic biomass, is a promising novel alternative oxygenated biofuel. Based on experimental and simulation methodologies, this proposal aims to conduct fundamental study on the auto-ignition processes of di-n-butyl ether (DBE) at engine-like conditions, and on the combustion and emissions characteristics of novel engine combustion strategies fuelled with DBE. Through a systematic study, the high pressure auto-ignition characteristics and mechanisms of DBE at homogeneous and chemical-transport coupling conditions are to be illustrated, the physical and chemical ignition delay times in the DBE spray ignition processes at high pressure conditions will be decoupled, and the effects of the diluent and active components in exhaust gas recirculation on DBE spray ignition will be revealed. Further, the ignition, heat release and emissions characteristics of DBE engine under premixed low-temperature combustion modes are to be studied, with an operational strategy simultaneously considering engine efficiency and emissions to be proposed. Finally, this study will provide reliable evidences for DBE combustion chemical mechanism development, and provide theoretical and technical support for the combustion optimization and emissions control in DBE engines.
含氧生物燃料正丁醚可通过木质素制备，是一种极具前景的新型替代燃料。本项目通过试验和仿真手段，针对正丁醚在近发动机工作条件下的着火过程，以及其在发动机新型燃烧模式下的燃烧和排放特性开展系统研究。进而阐明正丁醚在高压条件下的均质气相及输运/化学耦合作用的着火特性及机理，解析正丁醚高压直喷着火过程中的物理/化学着火延迟及其与运行参数间的关联，明确废气再循环中稀释/活性成分对正丁醚直喷着火特性的影响规律和作用机制，揭示正丁醚发动机在低温预混合燃烧模式下的着火、放热和排放特性，并提出效率和排放兼顾的正丁醚低温燃烧发动机清洁高效的运行策略；最终为发展正丁醚的燃烧化学机理提供可靠依据，为正丁醚发动机的燃烧优化和排放控制提供理论和技术支撑。

结项摘要

含氧生物燃料正丁醚可通过木质素制备，是一种极具潜力的新型替代燃料。目前正丁醚的燃烧特性和反应动力学研究多局限于常压条件，而接近于发动机工作条件的正丁醚燃烧研究尚不充分。本项目通过实验和模拟结合的方式，开展了近发动机工作条件下正丁醚着火机理和燃烧控制研究。首先，利用快速压缩机平台开展了近发动机工作条件下的正丁醚气相着火特性研究，进一步发展和完善了正丁醚的燃烧反应动力学机理，阐明了在高压、低温和稀燃等典型发动机运行条件下的正丁醚着火化学动力学机制，完善后的正丁醚动力学机理能够较好地复现文献中报道的实验数据。其次，开展了升压条件下正丁醚的非预混着火特性研究，获得了压力、氧化剂浓度和驻留时间对非预混着火温度的影响变化规律，分析了输运和化学因素对正丁醚非预混着火过程的影响机制。第三，利用定容喷雾着火装置开展了高压条件下正丁醚和柴油混合燃料的直喷着火特性研究，获得了环境温度、氧气浓度和稀释气体成分等热力参数对燃料燃烧压力变化和放热影响。最后，利用单缸共轨柴油机开展了正丁醚/柴油混合燃料的燃烧与排放特性研究，揭示了废气再循环和喷油正时等参数变化对不同运行负荷下发动机的着火、放热和排放的影响规律，提出了兼顾发动机效率和排放特性的正丁醚发动机清洁高效的运行策略。项目执行期间共发表国际SCI期刊论文42篇，申请国家发明专利2项，参加国内外学术会议7人次，培养了1名博士研究生和6名硕士研究生。

项目成果

期刊论文数量（42）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（7）
专利数量（2）
Oxidation kinetics of n-pentanol: A theoretical study of the reactivity of the 1-hydroxy-1-peroxypentyl radical
正戊醇的氧化动力学：1-羟基-1-过氧戊基自由基反应性的理论研究
  • DOI：
    10.1016/j.combustflame.2020.05.014
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Combustion and Flame
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Duan Yaozong;Monge-Palacios M.;Grajales-Gonzalez E.;Han Dong;Moller Kristian H.;Kjaergaard Henrik G.;Sarathy S. Mani
  • 通讯作者：
    Sarathy S. Mani
Hydraulic dynamics in split fuel injection on a common rail system and their artificial neural network prediction
共轨系统分流燃油喷射的液压动力学及其人工神经网络预测
  • DOI：
    10.1016/j.fuel.2019.115792
  • 发表时间：
    2019-11
  • 期刊：
    Fuel
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Guan Cheng;Duan Yaozong;Zhai Jiaqi;Han Dong
  • 通讯作者：
    Han Dong
Influences of C5 esters addition on anti-knock and auto-ignition tendency of a gasoline surrogate fuel
C5酯添加对汽油替代燃料抗爆性和自燃倾向的影响
  • DOI：
    10.1177/14680874211030898
  • 发表时间：
    2021-07
  • 期刊：
    International Journal of Engine Research
  • 影响因子：
    2.5
  • 作者：
    Xin Liang;Yaozong Duan;Yunchu Fan;Zhen Huang;Dong Han
  • 通讯作者：
    Dong Han
A comparative study on soot particle size distributions in premixed flames of RP-3 jet fuel and its surrogates
RP-3喷气燃料及其替代品预混火焰中烟尘粒径分布的对比研究
  • DOI：
    10.1016/j.fuel.2019.116222
  • 发表时间：
    2020-01-01
  • 期刊：
    FUEL
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Liu, Wang;Liang, Xin;Han, Dong
  • 通讯作者：
    Han, Dong
Theoretical kinetics of hydrogen abstraction reactions from propanol isomers by hydroperoxyl radical: Implication for combustion modeling
氢过氧自由基从丙醇异构体中夺氢反应的理论动力学：对燃烧模型的启示
  • DOI：
    10.1016/j.combustflame.2021.111495
  • 发表时间：
    2021-09
  • 期刊：
    Combustion and Flame
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Yaozong Duan;Zhen Huang;Dong Han
  • 通讯作者：
    Dong Han

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  • 通讯作者：
    熊芳

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韩东的其他基金

面向燃料与发动机协同优化的燃烧研究
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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