基于壁面润湿性的燃油湿壁过程模拟研究

发布时间：2023-05-08 00:48

　　世界各国政府加大对发展绿色清洁能源的重视以及各行业节能减排法律法规的越发严格,促使了诸如均质压燃(HCCI)、预混压燃(PCCI)、低温燃烧(LTC)、反应可控压燃(RCCI)等新型燃烧模式的诞生。这些燃烧模式虽然一定程度上达到了节能减排的目的,但是由于其技术特点容易造成喷雾湿壁及混合气形成不均匀等问题。为了解决这些问题,除了对喷雾特性进行改良外,对燃烧室壁面参数的优化和研究也格外重要。现阶段CFD模型往往忽视壁面基本润湿特性参数(如接触角、铺展速率等),故现有的CFD模型仍不够完善,无法在发动机喷雾相关计算中得到广泛应用。因此本研究依托国家自然科学基金项目(5167060406),以金属材料表面润湿性为切入点,以数值模拟为主要研究手段,针对燃油液滴湿壁过程及其可控性开展研究工作。为新型燃烧室的设计提供技术参考。针对燃油单液滴撞壁模拟。本文研究了单液滴撞击不同微观形貌金属壁面、不同疏油属性金属壁面以及在不同环境压力下撞击不同润湿性的金属壁面时燃油液滴形态发展、燃油液滴蒸发产生的燃油蒸汽分布及燃油蒸发速率的差异。不同金属壁面微观形貌的模拟结果表明,微观形貌的布置和尺度会直接影响金属壁面润...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 壁面润湿性国内外研究现状
        1.2.1 壁面润湿性相关理论研究
        1.2.2 不同润湿性表面的制备方法
    1.3 壁面润湿性相关模拟研究现状
    1.4 本课题研究意义及工作内容
第2章 实验及模拟平台
    2.1 对比实验平台及方案
        2.1.1 金属表面的制备
        2.1.2 实验基础台架
        2.1.3 数据处理
    2.2 模拟计算平台
        2.2.1 模拟计算硬件设备
        2.2.2 模拟计算相关软件
    2.3 模型介绍
        2.3.1 模拟计算多相流模型
        2.3.2 液滴撞壁物理模型
        2.3.3 液滴撞壁模型网格划分及无关性验证
        2.3.4 喷雾撞壁物理模型
        2.3.5 喷雾撞壁模型网格划分及无关性验证
    2.4 本章小结
第3章 液滴撞击金属壁面的数值模拟
    3.1 液滴撞壁模型验证
    3.2 燃油液滴撞击不同微观形貌金属壁面数值模拟
        3.2.1 微观形貌对液滴形态发展的影响
        3.2.2 微观形貌对蒸汽形态发展的影响
        3.2.3 微观形貌对蒸汽量变化的影响
    3.3 燃油液滴撞击疏油金属壁面数值模拟
        3.3.1 疏油特性对液滴形态发展的影响
        3.3.2 疏油特性对蒸汽形态发展的影响
        3.3.3 疏油特性对蒸汽量变化的影响
    3.4 燃油液滴在不同环境压力下撞击多种润湿性金属壁面数值模拟
        3.4.1 环境压力对液滴形态发展的影响
        3.4.2 环境压力对蒸汽形态发展的影响
        3.4.3 环境压力对蒸汽量变化的影响
    3.5 本章小结
第4章 喷雾撞击金属壁面的数值模拟
    4.1 喷雾撞壁模型验证
    4.2 燃油喷雾撞击不同壁面温度金属壁面数值模拟
        4.2.1 壁面温度对喷雾形态发展的影响
        4.2.2 壁面温度对蒸汽形态发展的影响
        4.2.3 壁面温度对蒸汽量变化的影响
    4.3 燃油喷雾在不同环境压力下撞击金属壁面数值模拟
        4.3.1 环境压力对喷雾形态发展的影响
        4.3.2 环境压力对蒸汽形态发展的影响
        4.3.3 环境压力对蒸汽量变化的影响
    4.4 本章小结
第5章 全文总结及工作展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢



本文编号：3811654