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涡流强度对燃油喷雾影响的数值模拟

作　者: 梁丽
导　师: 简晓春
学　校: 重庆交通大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 涡流强度 燃油喷雾 数值模拟
分类号: TK421
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


柴油机燃烧过程的好坏,基本上决定了柴油机的动力性、经济性和排放性。燃油的雾化质量是影响燃烧过程最重要的因素。喷雾混合的物理过程是一个瞬变的、多维多相的复杂过程,包括燃油喷射、雾化、液滴的裂化与聚合、油束扩散、蒸发、碰壁、喷雾和空气运动等相互作用及混合等多个过程,是这些过程的综合与叠加。目前,内燃机的燃油喷雾过程的研究大多都是采用试验研究,但这往往会存在着一些问题,如:实验研究时,实验复杂、困难;耗时、耗力;仪器设备落后、实验得出的数据精度不够等等。因此,弄清喷雾雾化机理,研究喷雾特性的影响因素和变化规律,探明喷雾与空气的混合过程,从而合理组织燃烧对于提高发动机的性能是至关重要的。论文首先论述了燃油的喷射雾化机理、喷雾特性及其影响因素;利用三维软件CATIA建立燃烧室模型;然后分析了燃油喷雾过程的数学模型(质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程)和物理模型(雾化模型、碰撞模型、破碎模型、湍流扩散模型、动态曳力模型);通过运用FULENT对不同涡流强度下燃油喷雾过程进行数值模拟,得出了涡流强度对燃油喷雾的影响规律。本文对不同涡流强度时燃油喷雾过程进行数值模拟,能较清楚地得出不同涡流强度时燃油喷雾过程速度、浓度、压力的具体分布情况。通过分析得出了燃烧室内涡流的存在有助于燃油与空气的混合;随着涡流强度的增大燃烧室内的燃油平均浓度逐渐减小,涡流强度越大,燃油和空气的混合越均匀。这为进一步研究涡流强度对燃油喷雾的影响提供了依据。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-18
  1.1 研究的背景和意义  7-8
  1.2 国内外燃油喷射雾化研究现状  8-12
  1.2 燃油喷射雾化的研究方法  12-16
    1.2.1 数值计算方法  12-14
    1.2.2 粒子和喷雾场的现代激光测试方法  14-16
  1.3 主要研究内容和创新点  16-18
第二章 燃油的喷雾特性和影响因素分析  18-24
  2.1 燃油的喷雾特性  18-21
    2.1.1 燃油的雾化机理  18-20
    2.1.2 喷雾特性的理论研究  20-21
  2.2 燃油喷雾的影响因素分析  21-24
第三章 燃烧室模型的建立  24-32
  3.1 燃烧室模型的建立  24-29
  3.2 网格模型的生成  29-32
    3.2.1 生成网格的理论基础  29-31
    3.2.2 网格的生成  31-32
第四章 喷雾过程的数学和物理模型  32-49
  4.1 计算流体动力学概述  32-36
    4.1.1 CFD 的特点  33
    4.1.2 CFD 的分支  33-34
    4.1.3 CFD 的发展  34-35
    4.1.4 CFD 的具体工作步骤  35-36
  4.2 计算软件的选择  36-37
  4.3 燃烧室内流体运动的数学模型  37-42
    4.3.1 控制方程  37-39
    4.3.2 离散解析方法分析  39-42
  4.4 喷雾过程的物理模型  42-49
    4.4.1 雾化模型  42-43
    4.4.2 液滴碰撞模型  43
    4.4.3 燃油雾滴破碎模型  43-45
    4.4.4 湍流模型  45-48
    4.4.5 动态曳力模型  48-49
第五章 燃油喷雾过程的数值计算与分析  49-75
  5.1 计算参数的设置  49-58
    5.1.1 参数设置前的准备工作  49-50
    5.1.2 网格单位的选择  50
    5.1.3 选择求解器及其运行环境  50-51
    5.1.4 设置计算模型  51-53
    5.1.5 定义材料  53-55
    5.1.6 设置求解控制参数  55-56
    5.1.7 流场迭代计算  56
    5.1.8 涡流速率的计算  56-58
  5.2 模拟结果与分析  58-75
    5.2.1 不同涡流速率对燃烧室内喷雾速度场的影响  58-64
    5.2.2 不同涡流速率对燃烧室内喷雾浓度场的影响  64-69
    5.2.3 不同涡流速率对燃烧室内喷雾压力场的影响  69-75
第六章 结论与展望  75-77
  6.1 结论  75
  6.2 不足与展望  75-77
致谢  77-78
参考文献  78-82
在学期间发表的论著及取得的科研成果  82

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 内燃机 > 柴油机 > 理论
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