二甲醚超临界蒸发的一维数值模拟
本文关键词：液滴蒸发一维数学模型及其在二甲醚喷雾中的应用，由笔耕文化传播整理发布。
《华中科技大学》 2007年
二甲醚超临界蒸发的一维数值模拟
赵卫东
【摘要】： 液滴蒸发是内燃机喷雾过程中一个基本的子过程,燃油蒸气的浓度和在燃烧室内的时空分布对可燃混合气的形成以及后续的燃烧过程都有重要影响。近年来随着增压技术的发展,内燃机缸内压力呈现逐步升高的趋势,以致达到或者超过燃料的临界值。目前国内外对液滴蒸发的研究重点之一,就是高压下的蒸发。伴随高压化学热力学和数值新方法的发展,液滴高压蒸发理论也取得了较大的进展。蒸发过程中液滴界面的内移、气体的非理想效应和高压多组分相平衡已成为蒸发模型中必须考虑的因素。 本文基于瞬态气液相控制方程,建立了超临界工况下二甲醚蒸发的数学模型,并进行了数值求解。详细考虑了高压下的非理想气体效应、液滴表面热动力相平衡、环境气体的可溶性、流体热物性的高压修正以及耦合效应等。计算结果表明,高压下气体溶解显著增强,相变焓明显偏离蒸发潜热,d~2律已不能准确描述液滴蒸发现象,液滴表面温度一直处于上升状态,甚至可以达到临界点;而且,随着压力的上升,耦合效应对蒸发的影响逐渐增强。 同时对比分析了燃烧CFD模拟中的液滴蒸发子模型。重点对比了液相的零维热传导模型和一维热传导模型、气相的经典薄膜模型和Sirignano修正薄膜模型、不同物性计算法则的差别。计算结果表明,液相热传导模型选取对液滴蒸发的快速升温阶段影响较大;不同气液模型描述的液滴蒸发特性的差异随环境压力或者环境温度的升高,均有增大的趋势。基于液滴零维和一维传热蒸发模型,结合虚拟液滴空间温度分布函数,通过数学推导,本文提出液滴修正零维蒸发模型。经由对比分析,新模型保持了零维模型计算的高效性,并提高了零维模型的计算准确性。对于液滴的跨临界蒸发,本文分析了不同跨临界蒸发模型,并探讨了液滴二次破碎对蒸发的影响。
【关键词】：
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK401
【目录】：
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本文关键词：液滴蒸发一维数学模型及其在二甲醚喷雾中的应用，由笔耕文化传播整理发布。
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