超临界工况下正十二烷喷雾及燃烧的数值模拟

发布时间：2021-08-23 15:28

　　本文以超临界工况下正十二烷的喷雾及燃烧过程为研究对象,进行了建模、验证和数值计算分析,研究了不同的湍流模型和真实气体状态方程对超临界喷雾特性的影响规律,并探究了不同的湍流模型下超临界工况的燃烧特性。分别运用RANS（Reynolds-Averaged Navier-Stokes）和LES（Large Eddy Simulation）湍流模型耦合KH-RT模型,对正十二烷的超临界喷雾进行了数值模拟,从喷雾贯穿距、喷雾中心轴线上的速度、湍动能、湍流粘度确定了适合模拟的最小网格;基于LES模拟的超临界喷雾图像和实验更匹配,表明LES模拟的结果要优于RANS。从温度、质量分数、密度分布研究发现,温度与喷雾轴向和径向距离变化成正比,质量分数和密度与喷雾轴向和径向距离变化成反比;超临界雾化存在液核、气液共存、气态三个区域;探究了真实气体状态方程PR、RK的适用性,发现PR适用性要优于RK。与二甲醚燃料进行对比研究,发现正十二烷的喷雾贯穿距、喷雾锥角小于二甲醚,液相贯穿距大于二甲醚,喷雾尖端的推进速率都经历了快速增加到峰值后又急速减小,最终达到动态稳定的过程,但正十二烷喷雾尖端推进速率变化要弱于二甲... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：67 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 超临界喷雾及燃烧数值模拟方法
    2.1 湍流模型
        2.1.1 RANS湍流模型
        2.1.2 大涡模拟
    2.2 KH-RT模型
    2.3 SAGE燃烧模型
    2.4 真实气体状态方程
        2.4.1 RK方程
        2.4.2 PR方程
    2.5 本章小结
第3章 正十二烷超临界喷雾数值模拟
    3.1 数值模拟计算软件及后处理软件的介绍
    3.2 模型的建立和验证
        3.2.1 正十二烷超临界喷雾模型的建立
        3.2.2 模型的验证
    3.3 本章小结
第4章 正十二烷超临界喷雾结果及分析
    4.1 基于RANS和 LES模拟的结果对比分析
        4.1.1 温度分布
        4.1.2 质量分数分布
        4.1.3 密度分布
    4.2 超临界工况下正十二烷和二甲醚的喷雾特性对比分析
        4.2.1 贯穿距
        4.2.2 喷雾锥角
        4.2.3 喷雾尖端的推进速率
    4.3 压力和温度对正十二烷超临界喷雾的影响
    4.4 本章小结
第5章 超临界正十二烷燃烧结果及分析
    5.1 滞燃期
        5.1.1 环境温度对滞燃期的影响
        5.1.2 环境氧浓度对滞燃期的影响
    5.2 着火位置
        5.2.1 环境温度对着火位置的影响
        5.2.2 环境氧浓度对着火位置的影响
    5.3 不同湍流模型模拟下燃烧结果的对比分析
    5.4 本章小节
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]甲烷-正十二烷-空气混合物预混层流燃烧特性的试验分析[J]. 张尊华,丁海麒,梁俊杰,李格升.  船海工程. 2019(06)
[2]撞壁对柴油喷雾燃油分布影响的试验和计算[J]. 毛立伟,苏万华,裴毅强,邬斌扬,冯孝公,赵舟.  内燃机学报. 2019(03)
[3]正十二烷高温机理简化及验证[J]. 卢海涛,刘富强,王于蓝,王成冬,范雄杰,刘存喜,徐纲.  物理化学学报. 2019(05)
[4]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)
[5]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)
[6]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)
[7]正十二烷液滴蒸发特性模拟分析[J]. 李金达,刘会猛.  小型内燃机与车辆技术. 2017(03)
[8]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)
[9]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)
[10]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)

硕士论文
[1]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
[2]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
[3]二甲醚发动机HCCI燃烧与排放研究[D]. 徐凯.西华大学 2010



本文编号：3358126