内燃机亚临界/超临界燃油喷雾的大涡模拟

发布时间：2021-08-17 19:02

　　随着内燃机燃烧技术的发展,高喷射压力、高背压等增压技术获得了广泛应用。缸内跨临界及超临界状态下的燃料喷射雾化及蒸发过程的研究具有非常重要的理论和实际意义。为探究影响跨临界/超临界燃油喷射雾化的机理和影响因素,本文以定容弹内地正庚烷喷雾为计算模型,OpenFOAM软件为计算平台,采用欧拉-拉格朗日法与欧拉-欧拉双流体法对燃油喷射进行数值模拟。拉格朗日的特点是对粒子进行追踪。液滴在喷射过程中发生破碎分裂,在高温下相变为气体进行燃烧。计算所用的湍流模型选择为RANS与LES,模拟的结果可以相互对比,液滴的破碎模型选择为ETAB模型。在模拟计算过程中,随着燃油的喷射压力不断提高以及缸内因火焰燃烧而温度不断上升,致使出现缸内压力与温度超过了燃油临界值的现象。而VOF模型的特点是对气液界面的追踪,即可以捕捉液面的变化,计算所用的湍流模型为LES。在亚临界工况时,采用的是不可压、不可溶求解器求解；但是对于超临界的工况,就需要采用可压求解器求解,也需要使用真实气体状态方程（P-R）方程代替理想气体状态方程。数值模拟的结果显示： （1）在粒子追踪法中,LES相对于RANS方法模拟结果更接近于实验值,表征... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景、目的及意义
    1.2 喷雾数值模拟的研究现状及发展动态
    1.3 本文的主要内容
2 湍流流动及喷雾的数学模型
    2.1 湍流数学模型
        2.1.1 雷诺平均的数学模型
        2.1.2 大涡模拟模型
        2.1.3 真实气体状态方程
    2.2 喷雾数学模型
        2.2.1 多相流模型
        2.2.2 液滴破碎模型
3 数值方法及其实施
    3.1 通用CFD软件OpenFOAM简介
    3.2 网格划分、初始条件及边界条件
    3.3 求解方法
4 欧拉-拉格朗日数值模拟及结果分析
    4.1 亚临界ETAB模型验证
        4.1.1 计算模型
        4.1.2 计算结果及讨论
    4.2 超临界状态下的模拟计算
        4.2.1 计算模型
        4.2.2 计算结果及讨论
    4.3 本章小结
5 VOF方法数值模拟及结果分析
    5.1 亚临界条件的喷雾数值模拟
        5.1.1 计算域及网格划分
        5.1.2 边界条件及初始化
        5.1.3 计算结果及讨论
    5.2 超临界条件的喷雾数值模拟
        5.2.1 计算域及网格划分
        5.2.2 边界条件及初始化
        5.2.3 计算结果及讨论
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]跨临界条件下的液体燃料雾化的实验研究[J]. 写义智,宋澜波,林其钊,徐树民.  工业加热. 2015(05)
[2]亚临界/超临界汽油喷雾特性[J]. 张淼,裴毅强,郑朝蕾,刘懿,张岩,刘冰.  内燃机学报. 2015(05)
[3]内燃机跨临界/超临界燃料喷雾混合过程的机理与模型[J]. 解茂昭.  燃烧科学与技术. 2014(01)
[4]超临界环境下燃料液滴蒸发过程的计算研究[J]. 李云清,何鹏.  内燃机学报. 2008(01)

博士论文
[1]大涡模拟在燃油喷雾过程及多孔介质发动机中应用的研究[D]. 周磊.大连理工大学 2010

硕士论文
[1]内燃机环境下液体燃料超临界喷射过程的数值模拟[D]. 杨康.大连理工大学 2015
[2]基于气口喷射—缸内直喷的双燃料燃烧模式的试验研究[D]. 刘文佳.上海交通大学 2014
[3]柴油PCCI发动机喷射参数的优化研究[D]. 林春伟.大连理工大学 2011



本文编号：3348319