超临界状态下二甲醚和正庚烷冷态喷雾数值模拟研究

发布时间：2021-08-20 19:29

　　为了探究湍流模型和真实气体状态方程在超临界工况下的适用性以及燃料喷雾的发展过程,本文以二甲醚和正庚烷超临界喷雾实验为对象进行了数值模拟研究。在二甲醚超临界喷雾数值模拟研究中,采用RANS（Reynolds-Averaged Navier-Stokes）和LES（Large eddy simulation）湍流模型耦合KH-RT（Kelvin-Helmholtz Rayleigh-Taylor）模型研究两种湍流模型的适用性,并对比分析二甲醚亚临界喷雾和异辛烷与正庚烷超临界喷雾的发展过程。同时,基于LES湍流模型探讨了环境温度和压力以及喷射温度和压力的变化对二甲醚超临界工况下喷雾贯穿距和径向扩散的影响。结果表明,与RANS模型相比,LES湍流模型模拟的结果与喷雾实验观察结果更吻合;与二甲醚亚临界喷雾相比,二甲醚超临界喷雾的雾化效果更好;在相同初始条件下,二甲醚超临界喷雾的雾化效果要优于异辛烷和正庚烷超临界喷雾;喷雾贯穿距和径向扩散随环境压力的增大而减小,随环境温度、喷射压力和喷射温度的升高而增大。在正庚烷超临界喷雾数值模拟研究中,分别用欧拉-拉格朗日和欧拉-欧拉方法进行了数值模拟,并对模拟... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究内容
第2章 超临界喷雾数值模拟方法
    2.1 湍流模型
        2.1.1 RANS湍流模型
        2.1.2 大涡模拟
    2.2 VOF模型
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 表面张力
    2.3 KH-RT模型
    2.4 真实气体状态方程
        2.4.1 RK方程
        2.4.2 SRK方程
        2.4.3 PR方程
    2.5 本章小结
第3章 二甲醚和正庚烷超临界喷雾计算模型的建立
    3.1 CONVERGE和ENSIGHT模拟软件介绍
    3.2 二甲醚超临界喷雾数值计算模型的建立
        3.2.1二甲醚超临界定容非燃烧喷雾实验
        3.2.2 建立二甲醚超临界喷雾数值计算模型
    3.3 正庚烷超临界喷雾数值模型的建立
        3.3.1正庚烷定容喷雾实验
        3.3.2 建立正庚烷超临界喷雾数值模型
    3.4 本章小结
第4章 二甲醚超临界喷雾的模拟结果及分析
    4.1 模型验证
    4.2 基于RANS和LES模型对比研究
        4.2.1 二甲醚超临界与亚临界喷雾对比
        4.2.2 二甲醚、正庚烷、异辛烷超临界喷雾对比
    4.3 压力和温度的变化对二甲醚超临界喷雾的影响
    4.4 本章小结
第5章 正庚烷超临界喷雾的模拟结果及分析
    5.1 欧拉-拉格朗日数值模拟的结果及分析
        5.1.1 温度分布
        5.1.2 质量分数分布
        5.1.3 密度分布
        5.1.4 实验验证及分析
    5.2 VOF方法下数值模拟的结果及分析
        5.2.1 温度分布
        5.2.2 质量分数分布
        5.2.3 密度分布
        5.2.4 模型验证
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 本文结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RANS和LES湍流模型的二甲醚超临界喷雾数值模拟[J]. 吉继昌,肖干,应保胜,李辉.  武汉科技大学学报. 2018(05)
[2]超临界射流模型的构建及验证[J]. 李亮,解茂昭,贾明,刘宏升.  上海交通大学学报. 2018(09)
[3]环境压力对超临界流体喷雾特性影响的数值分析[J]. 韦武,解茂昭,贾明.  内燃机学报. 2018(03)
[4]模拟发动机工况下二甲醚喷雾燃烧实验及仿真研究[J]. 王理堃,张光德,三次勇太,金野满.  武汉科技大学学报. 2018(01)
[5]超临界二甲醚喷雾特性的试验研究[J]. 周昃,张光德,宋巍,大越淑央,菊地真辅,金野满.  武汉科技大学学报. 2017(02)
[6]亚/超临界环境下气液界面性质的分子动力学模拟[J]. 邓磊,解茂昭.  工程热物理学报. 2016(08)
[7]柴油机低温燃烧技术综述[J]. 张志强,赵福全,李理光.  汽车工程学报. 2016(04)
[8]超临界汽油燃料及其替代混合物的物性[J]. 郑朝蕾,刘冰,陈玉.  内燃机学报. 2016(01)
[9]超临界燃料喷射过程大涡模拟:状态方程的影响[J]. 解茂昭,杨康.  热科学与技术. 2015(05)
[10]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)

硕士论文
[1]内燃机亚临界/超临界燃油喷雾的大涡模拟[D]. 鲍兵.大连理工大学 2016
[2]超临界汽油燃料物性及其喷射特性数值模拟研究[D]. 刘冰.重庆大学 2016
[3]亚/超临界环境下气液界面特性的分子动力学模拟[D]. 邓磊.大连理工大学 2015
[4]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
[5]二甲醚燃料高温高压环境下喷雾特性研究[D]. 孙敬.武汉科技大学 2014
[6]直喷燃油特性对PPCI发动机性能影响的试验研究[D]. 罗斌.上海交通大学 2014



本文编号：3354097