層流小火焰模型在柴油機湍流燃燒中的應用.pdf

1、柴油機中的燃燒過程是典型的湍流擴散燃燒，湍流擴散燃燒是一種極其復雜的帶有化學反應的流動現(xiàn)象。要對其工作過程進行模擬，目前使用最多的辦法就是將湍流與化學反應解耦，分別進行求解，然后再將兩部分結(jié)果耦合到一起。由于柴油機中在高雷諾數(shù)和高Damkoeler數(shù)的情況下，燃燒反應區(qū)厚度小于湍流耗散尺度，火焰極薄，其微元保持層流結(jié)構(gòu)，因此，湍流火焰可視為嵌入湍流流場內(nèi)局部具有一維結(jié)構(gòu)的薄的層流小火焰的系綜，這便構(gòu)成了層流小火焰模型主導思想，同時也使層

2、流小火焰模型模擬柴油機湍流燃燒過程成為可能。 層流小火焰模型在近年來得到了廣泛的應用，但是，在內(nèi)燃機上的應用卻不多，國內(nèi)關于此方面的研究基本上仍是空白。本文作為初步嘗試，將層流小火焰模型應用于典型的柴油機擴散燃燒過程，以一臺直噴式柴油機為對象，分別以碳十二烷與空氣的單步反應和正庚烷與空氣的多步反應為機理，以混和分數(shù)為自變量，以標量耗散率為參數(shù)，建立相空間中組分質(zhì)量分數(shù)瞬時值及溫度瞬時值的二維層流小火焰數(shù)據(jù)庫。以KIVA-3程序為

3、基礎，摒棄其原有的化學反應模型，模擬內(nèi)燃機缸內(nèi)多維湍流流場，并補充求解混合分數(shù)的時均值及其脈動均方值的湍流輸運方程，得出各曲軸轉(zhuǎn)角下混合分數(shù)的時均值及其脈動均方值的缸內(nèi)空間分布。將兩部分結(jié)果通過Beta概率密度函數(shù)進行耦合積分，得到組分質(zhì)量分數(shù)和溫度等參數(shù)時均值在柴油機工作過程中的時間、空間分布。 將對這臺直噴式柴油機所得到的計算結(jié)果與文獻中相同類型發(fā)動機的實驗及計算結(jié)果進行比較，其缸內(nèi)平均溫度曲線和放熱率曲線在總體趨勢上比較一