生物柴油作為一種綠色、環(huán)保、可再生能源,研發(fā)和大力推廣生物柴油的應(yīng)用,可以有效緩解日益嚴重的能源危機及減少環(huán)境污染。但其密度大、粘度高、表面張力大,導(dǎo)致霧化質(zhì)量較差,不能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。本文采用數(shù)值模擬的方法,研究噴射壓力、背壓、長徑比及燃油溫度對生物柴油噴霧特性的影響,并以試驗結(jié)果驗證噴孔內(nèi)空穴流動模型和噴霧模型的準確性。首先采用動態(tài)層網(wǎng)格更新技術(shù)實現(xiàn)針閥運動規(guī)律,模擬噴孔內(nèi)部瞬態(tài)流動,并將模擬得到噴孔出口處參數(shù)耦合到噴霧場中,研究噴射壓力、背壓、長徑比及燃油溫度對噴霧特性的影響,為改善生物柴油霧化質(zhì)量提供理論指導(dǎo)。噴孔內(nèi)部瞬態(tài)流動數(shù)值計算結(jié)果表明:從針閥開啟到關(guān)閉過程中,噴孔內(nèi)氣相體積分數(shù)迅速增大,隨后趨于穩(wěn)定,但當(dāng)針閥關(guān)閉瞬間會突然增大;噴孔出口處平均速度及平均湍動能先逐漸增大,之后趨于穩(wěn)定,在針閥關(guān)閉瞬間會有所下降;增大噴射壓力、減小背壓、升高燃油溫度、減小長徑比可促進空穴現(xiàn)象的產(chǎn)生,并且可以增大噴孔出口處平均速度及平均湍動能,有利于燃料的初級霧化。從噴霧特性數(shù)值計算結(jié)果來看,生物柴油宏觀及微觀噴霧特性參數(shù)隨時間變化的規(guī)律為:貫穿距離先快速增大,之后增速減緩;索特平均直徑逐漸減... 

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 生物柴油概述
        1.2.1 生物柴油的發(fā)展
        1.2.2 生物柴油的原料及制備方法
        1.2.3 生物柴油的特點
    1.3 生物柴油噴霧特性研究現(xiàn)狀
        1.3.1 生物柴油噴霧特性國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 生物柴油噴霧特性國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 數(shù)值模擬控制方程及物理模型
    2.1 計算流體力學(xué)簡介
    2.2 基本控制方程
        2.2.1 連續(xù)性方程
        2.2.2 動量守恒方程
        2.2.3 能量守恒方程
        2.2.4 組分方程
    2.3 湍流模型
    2.4 混合多相空穴模型
    2.5 噴霧計算模型
        2.5.1 液滴破碎模型
        2.5.2 液滴碰撞模型
        2.5.3 液滴湍流擴散模型
        2.5.4 動態(tài)曳力模型
    2.6 本章小結(jié)
第三章 物理模型驗證
    3.1 噴孔內(nèi)空穴流動模型驗證
        3.1.1 空穴流動試驗介紹
        3.1.2 幾何模型
        3.1.3 物性參數(shù)及邊界條件
        3.1.4 物理模型選擇及驗證
    3.2 噴霧模型驗證
        3.2.1 噴霧試驗介紹
        3.2.2 噴霧試驗數(shù)據(jù)處理
        3.2.3 幾何模型及網(wǎng)格劃分
        3.2.4 物性參數(shù)及邊界條件
        3.2.5 物理模型選擇及驗證
    3.3 本章小結(jié)
第四章 針閥運動對噴孔內(nèi)部瞬態(tài)空穴流動影響
    4.1 動網(wǎng)格介紹
    4.2 噴嘴幾何模型建立及網(wǎng)格劃分
        4.2.1 噴嘴的幾何模型
        4.2.2 噴嘴的網(wǎng)格劃分
    4.3 參數(shù)設(shè)置
        4.3.1 物性參數(shù)及邊界條件
        4.3.2 軟件設(shè)置
    4.4 針閥最大升程對空穴流動影響
        4.4.1 針閥運動規(guī)律
        4.4.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 噴油系統(tǒng)參數(shù)對噴孔內(nèi)部流動的影響
    5.1 噴射壓力對噴孔內(nèi)部流動影響
        5.1.1 空穴分布
        5.1.2 速度分布
        5.1.3 湍動能分布
    5.2 背壓對噴孔內(nèi)部流動影響
        5.2.1 空穴分布
        5.2.2 速度分布
        5.2.3 湍動能分布
    5.3 長徑比對噴孔內(nèi)部流動影響
        5.3.1 空穴分布
        5.3.2 速度分布
        5.3.3 湍動能分布
    5.4 燃油溫度對噴孔內(nèi)部流動影響
        5.4.1 空穴分布
        5.4.2 速度分布
        5.4.3 湍動能分布
    5.5 本章小結(jié)
第六章 噴油系統(tǒng)參數(shù)對生物柴油噴霧特性的影響
    6.1 噴霧場幾何模型建立及網(wǎng)格劃分
    6.2 參數(shù)設(shè)置
    6.3 噴射壓力對噴霧特性的影響
        6.3.1 貫穿距離對比分析
        6.3.2 索特平均直徑對比分析
        6.3.3 速度分布
        6.3.4 濃度分布
        6.3.5 湍動能分布
    6.4 背壓對噴霧特性的影響
        6.4.1 貫穿距離對比分析
        6.4.2 索特平均直徑對比分析
        6.4.3 速度分布
        6.4.4 濃度分布
        6.4.5 湍動能分布
    6.5 長徑比對噴霧特性的影響
        6.5.1 貫穿距離對比分析
        6.5.2 索特平均直徑對比分析
        6.5.3 速度分布
        6.5.4 濃度分布
        6.5.5 湍動能分布
    6.6 燃油溫度對噴霧特性的影響
        6.6.1 貫穿距離對比分析
        6.6.2 索特平均直徑對比分析
        6.6.3 速度分布
        6.6.4 濃度分布
        6.6.5 湍動能分布
    6.7 本章小結(jié)
全文總結(jié)及展望
    全文總結(jié)
    工作展望
參考文獻
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[5]噴油溫度對生物柴油霧化特性的影響研究[J]. 石復(fù)習(xí),陳軍.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2013(07)
[6]針閥運動對柴油機噴嘴瞬態(tài)流動特性的影響[J]. 何志霞,鐘汶君,黃云龍,王謙.  內(nèi)燃機學(xué)報. 2012(04)
[7]柴油機噴嘴空穴流動特性分析[J]. 王謙,柏金,何志霞,穆青木.  車用發(fā)動機. 2010(03)
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博士論文
[1]二代生物柴油噴霧燃燒特性和碳煙生成過程可視化研究[D]. 鐘汶君.江蘇大學(xué) 2016
[2]生物柴油燃料噴霧、燃燒及碳煙生成過程可視化研究[D]. 劉宇.吉林大學(xué) 2011
[3]生物柴油噴霧特性與NOx排放控制的研究[D]. 葉麗華.江蘇大學(xué) 2011
[4]生物柴油/柴油混合燃料的理化性能分析與噴霧特性改善[D]. 耿莉敏.長安大學(xué) 2009

碩士論文
[1]沙粒粒徑與含量對空化特性影響的研究[D]. 韓向東.蘭州理工大學(xué) 2017
[2]背壓對柴油/生物柴油噴霧特性影響的實驗研究[D]. 徐威.長安大學(xué) 2016
[3]噴油參數(shù)對生物柴油發(fā)動機排放特性的影響[D]. 邱碩.大連理工大學(xué) 2015
[4]混合燃料噴霧燃燒特性的實驗及數(shù)值模擬研究[D]. 張旭.華中科技大學(xué) 2015
[5]基于FLUENT的柴油機噴霧特性的數(shù)值模擬與影響因素的分析研究[D]. 李啟慧.長安大學(xué) 2015
[6]基于CFD的甲醇合成中氣液分離的模擬與優(yōu)化研究[D]. 劉生.鄭州大學(xué) 2015
[7]丁醇/柴油混合燃料的噴霧模擬研究[D]. 花陽.河南科技大學(xué) 2015
[8]生物柴油—柴油混合燃料在發(fā)動機上的應(yīng)用研究[D]. 杜玉浩.華北理工大學(xué) 2015
[9]耦合噴嘴內(nèi)流的高壓燃油噴霧過程數(shù)值模擬研究[D]. 肖迪.北京交通大學(xué) 2014
[10]柴油機噴油器噴孔內(nèi)空穴流動的可視化試驗研究與數(shù)值模擬分析[D]. 馬志炎.浙江大學(xué) 2013



本文編號：3654770