精確的預(yù)測燃料的噴射霧化過程和噴霧結(jié)構(gòu)是預(yù)測內(nèi)燃機(jī)燃燒過程和排放特性的重要前提,也一直是一個熱點(diǎn)課題;此外,隨著近幾年新燃燒理念和增壓技術(shù)的應(yīng)用,缸內(nèi)的壓力不斷升高,使得跨/超臨界噴霧混合研究成為一個新的熱點(diǎn)。本文利用歐拉均相模型與方法對亞臨界和跨/超臨界射流噴霧模型進(jìn)行研究和探索,主要完成了以下工作。（1）亞臨界均相歐拉-拉格朗日噴霧模型算法的構(gòu)建和冷態(tài)噴霧的模擬在開源CFD程序OpenFOAM中基于均相模型添加了歐拉-拉格朗日噴霧模型求解器,擴(kuò)充了程序中的噴霧計(jì)算模型。在構(gòu)建的模型下對冷態(tài)ECN（Engine Combustion Network）噴霧的近場歐拉特性進(jìn)行模擬,分析新模型下不同RANS湍流模型對噴霧流態(tài)和擴(kuò)散計(jì)算的差異,確定了模型的有效性。計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)對于高雷諾數(shù)和大密度差的噴霧,在源項(xiàng)中考慮密度差修正的k-ε湍流模型,即HDR（High density ratio）湍流模型,可以正確地模擬出湍流脈動和氣液間的擴(kuò)散。此外與實(shí)驗(yàn)值對比發(fā)現(xiàn),HDR模型中選取Cε1系數(shù)為1.6時模型的預(yù)測精度更高。為了對離散相液滴求解,在歐拉模型程序中增加氣液界面面積密度輸運(yùn)方程,建立完整... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：162 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２液體射流分裂形態(tài)；ａ：瑞利分裂ｂ：第一風(fēng)生分裂ｃ：第二風(fēng)生分裂ｄ：霧化??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ｌｉｑｕｉｄ?ｊｅｔ??

（ＣＬＳＶＯＦ）。在ＶＯＦ中，一種流體區(qū)域的相函數(shù)Ｆ取值為１?（如液體相）：而另一種流??體區(qū)域的相函數(shù)Ｆ取值為０?（如氣體相）；兩相界面所在區(qū)域的相函數(shù)取０到１之間；??ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ方法的兩相氣液界面則對應(yīng)于一個高階方程的零等值面，如圖１．３。??Ｆ＝〇?Ｆｌｕｉｄ?ｆｙ????ｎ＾）＞〇??Ｆｌｕｉｄ?１????／?〇＜〇＼??７?Ｆ＝１?．＿＿［?．．．．．．．．．．．．．．．．＾??ｊ￣?？?＜Ｊ＞?＝?ｘ２?＋?ｙ：?－１?＝?０??／?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ??ａ：?ＶＯＦ?ｂ：?Ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ??圖１．３?ＶＯＦ和Ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ相界面構(gòu)建??Ｆｉｇ．?１．３?Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ＶＯＦ?ａｎｄ?Ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ??但以上兩者均存在各自的缺點(diǎn)：ＶＯＦ方法在三維計(jì)算條件下存在計(jì)算表面張力和界??面曲率不夠精確的問題，但可以避免Ｌｅｖｅｌ－Ｓｅｔ方法存在的質(zhì)量不守恒問題：Ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ??方法雖然在求解時不能保持界面的質(zhì)量守恒，但可以解決ＶＯＦ相界面法向、曲率以及??計(jì)算精度低等問題。因此，近年來一些學(xué)者提出了結(jié)合Ｖ０Ｆ和Ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ兩者優(yōu)點(diǎn)的??ＣＬＳＶＯＦ［５８－６３］相界面追蹤方法。??？４－??

流射流的霧化過程。Ｍ６ｎａｒｄ等人［６７］將Ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ與ＶＯＦ耦合，他們采用ＧＦＷ（ｔｈｅｇｈｏｓｔ??ｆｌｕｉｄ?ｍｅｔｈｏｄ）方法來消除由于壓力、密度、粘度等波動引起的誤差。此模型在直接數(shù)值??模擬下很好的預(yù)測了湍流液體射流的破碎過程和纖絲、液滴的形成，如圖１．４。??■ａｓ騸??圖１．４噴嘴附近液體射流的破碎［６７］??Ｆｉｇ．?１．４?Ｌｉｑｕｉｄ?ｊｅｔ?ｓｕｒｆａｃｅ?ａｎｄ?ｂｒｅａｋ－ｕｐ?ｎｅａｒ?ｔｈｅ?ｊｅｔ?ｎｏｚｚｌｅ??１．２．５均相噴霧射流模型??均相模型是一種簡化的多相流模型。該模型將混合物視為一個整體，輸運(yùn)控制方程??中的物性均為混合物特性，相間的擴(kuò)散通過組分方程來控制。同時，該模型基于局部平??衡的近似假設(shè)，認(rèn)為連續(xù)相和分散相之間達(dá)到局部的平衡，即具有相同的壓力。??均相模型的主要優(yōu)點(diǎn)是：快速，要求解的方程個數(shù)較少；此外，其對分散相的粒度??分布、湍流對分散相的混合影響均描述較好。缺點(diǎn)是：時間迭代的步長較小，導(dǎo)致整個??計(jì)算時間過長，尤其是對內(nèi)燃機(jī)燃油噴霧條件，最小時間步長達(dá)到１ＣＴ９秒；其次，計(jì)算??中收斂困難，如果考慮蒸發(fā)和化學(xué)反應(yīng)則會遇到更多困難。??目前

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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