發(fā)布時(shí)間：2021-07-26 19:44

　　在全球化石能源日益枯竭與環(huán)境法規(guī)日趨嚴(yán)格的形式下,研發(fā)高效低污染的發(fā)動(dòng)機(jī)至關(guān)重要。新概念發(fā)動(dòng)機(jī)的提出和實(shí)現(xiàn)使高噴射壓力、高增壓、高背壓等技術(shù)措施被廣泛應(yīng)用。而對(duì)于大多數(shù)烴類(lèi)燃料的臨界壓力主要分布在1.5-3.0 MPa的范圍內(nèi),內(nèi)燃機(jī)的噴霧和霧化環(huán)境已接近或者超過(guò)燃油的臨界點(diǎn)。因此有必要對(duì)內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)燃油在跨臨界及超臨界狀態(tài)下的噴射霧化和蒸發(fā)過(guò)程進(jìn)行深入的研究與探索。本文應(yīng)用大渦模擬和分子動(dòng)力學(xué)模擬方法對(duì)跨臨界/超臨界射流,以及界面現(xiàn)象進(jìn)行深入探討,以期從宏觀和微觀上對(duì)超臨界流體與周?chē)黧w的混合特性與規(guī)律獲得比較深入的了解。本文主要開(kāi)展的工作及結(jié)論如下:（1）對(duì)PISO算法做適當(dāng)?shù)男薷?納入真實(shí)流體狀態(tài)方程和非常規(guī)的輸運(yùn)系數(shù),使其適應(yīng)于跨臨界/超臨界射流的研究,并用一維激波管以及二維噴管對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。計(jì)算表明,對(duì)算法的改進(jìn)可以用于跨臨界/超臨界射流的模擬研究。之后對(duì)跨臨界/超臨界液氮射流進(jìn)行雷諾平均模擬研究,重點(diǎn)考察了立方形PR與SRK狀態(tài)方程和湍流模型對(duì)射流特性的影響。（2）運(yùn)用大渦模擬方法對(duì)低溫液氮射流進(jìn)行數(shù)值模擬,主要研究了跨臨界/超臨界工況、偽臨界點(diǎn)和環(huán)境壓力對(duì)超臨界射流的影響... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：160 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１環(huán)境壓力對(duì)射流的影響［１９］（圖中數(shù)字表示Ｐｒ＝Ｐ／Ｐｃ）??Ｆｉｇ．?１．１?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｏｎ?ｊｅｔ［１９］?（?Ｐｒ＝Ｐ／Ｐｃ?）??

線（圖〗．３）。當(dāng)流體狀態(tài)變化跨越Ｗｉｄｏｍ線時(shí)，其熱物性和輸運(yùn)特性會(huì)發(fā)生急劇變化，??其等壓比熱達(dá)到最大值，而輸運(yùn)系數(shù)為最小。此時(shí)，超臨界流體從類(lèi)似于液體變?yōu)轭?lèi)似??于氣體，此即所謂偽沸騰現(xiàn)象（如圖１．４）。此時(shí)微小的溫度改變都會(huì)引起射流特性的??很大變化。僅當(dāng)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)臨界壓力時(shí)，偽沸騰現(xiàn)象才會(huì)消失。因此，即使同樣噴入??超臨界環(huán)境，跨臨界／超臨界噴射與高超臨界噴射在射流動(dòng)力特征與霧化特性方面也有??很大區(qū)別。偽臨界溫度即是指在超臨界狀態(tài)下，流體定壓比熱達(dá)到最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫??度。??－４?－??

?／?！?ｐｏｉｎｔ??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??圖１．２四類(lèi)超臨界射流示意圖??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｆｏｕｒ?ｔｙｐｅｓ?ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ??１．２．３偽沸騰現(xiàn)象簡(jiǎn)介??偽沸騰（Ｐｓｅｕｄｏ－ｂｏｉｌｉｎｇ）是跨／超臨界流體流動(dòng)中一個(gè)特有的現(xiàn)象，雖然早己被發(fā)現(xiàn)，??但僅僅是近幾年才引起學(xué)術(shù)界的重視。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為當(dāng)流體的熱力學(xué)狀態(tài)超過(guò)其臨界??點(diǎn)后，液體與氣體之間的區(qū)別不復(fù)存在，而成為均一的超臨界流體，其密度接近液體而??輸運(yùn)性質(zhì)類(lèi)似氣體。但新近的研究［１１，３３］表明，超臨界流體狀態(tài)并非均勻分布的，而是很??類(lèi)似于亞臨界狀態(tài)，可以劃分為兩個(gè)不同的區(qū)域，即一個(gè)與液體相似的區(qū)域和一個(gè)與氣??體相似的區(qū)域。這兩個(gè)區(qū)域由亞臨界的氣液共存線的延長(zhǎng)線為分界線，即所謂Ｗｉｄｏｍ??線（圖〗．３）。當(dāng)流體狀態(tài)變化跨越Ｗｉｄｏｍ線時(shí)，其熱物性和輸運(yùn)特性會(huì)發(fā)生急劇變化，??其等壓比熱達(dá)到最大值，而輸運(yùn)系數(shù)為最小。此時(shí)，超臨界流體從類(lèi)似于液體變?yōu)轭?lèi)似??于氣體

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]亞臨界/超臨界汽油噴霧特性[J]. 張淼,裴毅強(qiáng),鄭朝蕾,劉懿,張巖,劉冰.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào). 2015(05)
[2]內(nèi)燃機(jī)跨臨界/超臨界燃料噴霧混合過(guò)程的機(jī)理與模型[J]. 解茂昭.  燃燒科學(xué)與技術(shù). 2014(01)
[3]狀態(tài)方程對(duì)高溫高壓條件下燃料液滴蒸發(fā)計(jì)算的影響[J]. 李云清,王宏楠,王德福.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào). 2009(04)
[4]汽液界面厚度和分維數(shù)[J]. 劉朝,張新銘,譚寧,曾丹苓.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2004(04)
[5]汽液界面動(dòng)力學(xué)行為與熱力學(xué)性質(zhì)的分子動(dòng)力學(xué)研究[J]. 王遵敬,陳民,過(guò)增元.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2001(01)
[6]Lennard-Jones 純流體液汽界面的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 梅東海,李以圭,陸九芳,陳健.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 1998(06)



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