本文關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機附壁油膜蒸發(fā)數(shù)值模擬

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【摘要】：作為內(nèi)燃機工作的核心,噴霧燃燒過程的優(yōu)劣決定了內(nèi)燃機的熱效率以及排放。噴霧碰壁以及附壁油膜的形成作為內(nèi)燃機噴霧過程中不可避免的一種現(xiàn)象,對內(nèi)燃機的性能及排放有著非常重要的影響。附壁油膜的產(chǎn)生,直接影響混合氣形成的優(yōu)劣,并且研究表明附壁油膜的存在是未燃碳?xì)渑欧诺闹匾�。本文以氣泡動力學(xué)為基礎(chǔ),首先對附壁油膜氣液兩相流中的氣泡動力學(xué)特性以及傳熱傳質(zhì)特性進行了分析。應(yīng)用數(shù)值方法,對以內(nèi)燃機工況為代表下的附壁油膜蒸發(fā)問題的機理進行了研究。以VOF方法為基礎(chǔ)結(jié)合自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密技術(shù)捕捉氣液兩相界面變化。應(yīng)用自定義函數(shù)(UDF)建立了附壁油膜蒸發(fā)傳熱傳質(zhì)模型,模擬油膜內(nèi)氣泡生長過程。利用VOF模型模擬熱壁面上的油膜的蒸發(fā),通過氣泡核化與演變的過程模擬,對油膜蒸發(fā)的影響因素進行了分析。根據(jù)查閱文獻中的熱壁面上單個空穴氣泡生成的實驗條件與數(shù)據(jù),應(yīng)用建立的數(shù)值蒸發(fā)模型進行相關(guān)模擬,并將氣泡的生成速度和氣泡尺寸與實驗數(shù)據(jù)進行了對比分析,發(fā)現(xiàn)數(shù)值計算結(jié)果有著很好的適應(yīng)性與可行性。通過參考內(nèi)燃機氣缸內(nèi)部的實際工況作為條件,對以正庚烷為工質(zhì)的油膜蒸發(fā)情況進行了分析,考慮變化的溫度及壓力對物性參數(shù)的影響,以壁面溫度、液面高度等變化為主探討了熱壁面條件下表面張力、重力、粘性以及相變對沸騰蒸發(fā)傳熱的綜合影響。最后,參考內(nèi)燃機附壁油膜在實際工況中的尺寸,對微米級的油膜蒸發(fā)進行了數(shù)值模擬,更詳細(xì)的分析了沸騰相變傳熱過程,更深入的探討了沸騰蒸發(fā)的相變機理。
【關(guān)鍵詞】：氣泡動力學(xué) 沸騰相變傳熱 油膜蒸發(fā)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK401
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-19
• 1.1 課題的研究背景及意義8-9
• 1.2 附壁油膜蒸發(fā)的研究現(xiàn)狀9-17
• 1.2.1 油膜(液膜)蒸發(fā)特性實驗研究10-13
• 1.2.2 數(shù)值模擬計算研究13-17
• 1.3 計算流體動力學(xué)(CFD)基礎(chǔ)17
• 1.4 本文研究內(nèi)容17-19
• 2 油膜蒸發(fā)數(shù)值模擬基礎(chǔ)理論與模型19-25
• 2.1 氣泡動力學(xué)模型19-21
• 2.2 數(shù)學(xué)模型21-24
• 2.2.1 VOF模型21-22
• 2.2.2 控制方程22-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3 油膜蒸發(fā)過程中氣泡生長及上升過程數(shù)值模擬25-33
• 3.1 附壁油膜中氣泡生長及上升過程影響因素分析27-32
• 3.1.1 壁面溫度的影響27-30
• 3.1.2 液面高度的影響30-31
• 3.1.3 環(huán)境壓力的影響31-32
• 3.2 本章小結(jié)32-33
• 4 模型驗證及附壁油膜蒸發(fā)研究33-72
• 4.1 溫度及壓力對物性參數(shù)的影響33-49
• 4.1.1 溫度及壓力對密度的影響33-38
• 4.1.2 溫度對表面張力的影響38-41
• 4.1.3 溫度對汽化潛熱的影響41-42
• 4.1.4 溫度對二元擴散系數(shù)的影響42-44
• 4.1.5 飽和溫度的計算44-46
• 4.1.6 考慮物性參數(shù)變化后的單液滴蒸發(fā)數(shù)值模擬計算46-49
• 4.2 模型驗證49-57
• 4.3 油膜蒸發(fā)的影響因素分析57-71
• 4.3.1 壁面溫度的影響57-63
• 4.3.2 液面高度以及氣泡初始尺寸的影響63-68
• 4.3.3 表面張力的影響68-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 5 結(jié)論與展望72-74
• 5.1 結(jié)論72
• 5.2 展望72-74
• 參考文獻74-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況81-82
• 致謝82-83

【共引文獻】

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本文編號：787441