內(nèi)燃機環(huán)境下液體燃料超臨界噴射過程的數(shù)值模擬.pdf

1、本文以內(nèi)燃機環(huán)境下燃料的超臨界噴射為研究對象，著重考察燃料噴霧在超臨界工況下的發(fā)展過程、實際氣體狀態(tài)方程Soave-Redlich-Kwong(SRK)和Peng-Robinson(PR)兩個方程對超臨界工況的適用性、以及氣液混合層的可能位置及其演化特性。
　　針對Sandia實驗室關(guān)于正庚烷噴霧的實驗數(shù)據(jù)(www.sandia.gov/ecn)，基于Converge軟件采用大渦模擬即LES(Large eddy simulati

2、on)和雷諾平均(RANS)方法對以正庚烷為燃料噴入超臨界環(huán)境中的霧化過程進行了數(shù)值模擬。以實際氣體狀態(tài)方程SRK和PR方程為基礎，重點研究了LES和RANS下兩狀態(tài)方程對超臨界狀態(tài)下燃料噴霧的正庚烷的質(zhì)量分數(shù)、溫度分布的影響; LES下燃料噴霧的質(zhì)量分數(shù)隨溫度變化，并與實驗結(jié)果進行對比;以及LES下的射流密度變化、密度梯度變化和蒸汽的質(zhì)量分數(shù)等值線的分布。結(jié)果表明，LES下兩狀態(tài)方程計算的正庚烷的質(zhì)量分數(shù)和溫度分布有著很大的區(qū)別，而R

3、ANS方法下兩者得到的結(jié)果區(qū)別很小;同一時間下PR方程模擬的燃料噴霧的貫穿距更大，但是SRK方程模擬的噴霧前端的渦狀出現(xiàn)的更早;兩狀態(tài)方程下射流表面都有大的密度梯度;燃料質(zhì)量分數(shù)隨溫度的變化符合實際的情況。
　　通過本文研究得出了以下的結(jié)論:RANS模型不太適用于內(nèi)燃機噴霧湍流模擬;LES下的正庚烷的質(zhì)量分數(shù)、溫度、密度分布相互印證了正庚烷的質(zhì)量分數(shù)在軸向和徑向都是隨著距離的增大而逐漸減小;PR方程對于超臨界工況的計算可能更優(yōu)于S