【作者】

Heikki Kahila

【摘要】

在本研究中，大涡模拟（LES）技术被用来研究引燃喷油量对双燃料发动机（DF）着火过程的影响，即在发动机相关工况下在稀甲烷-空气混合气中注入少量高反应活性柴油替代燃料（正十二烷）的过程。经过足够的物理混合和化学诱导，该高活性燃料会发生自点火并释放足够的能量，从而引燃周围的甲烷-空气混合气。该点火系统成为商业气体燃料发动机中共电极点火系统和预燃室点火系统的替代选择。 本研究的主要目的在于提高关于DF着火延迟对引燃喷油量敏感性的认识。通过数值模拟及单缸机试验，本研究发现引燃喷油量存在一个阈值，低于该阈值后相应着火延迟将逐渐变大。着火延迟对如此小的引燃喷油量存在这么高的敏感度是由于引燃喷油量浓度的高稀释率及后续湍流化学的交叉作用。本研究采用一级高分辨率（62.5mm）大涡模拟，重点关注DF点火系统并结合实际发动机的结构配置讨论相关混合和化学问题。 喷雾参数参考发动机燃烧网络（ECN）在类发动机工况条件下的喷雾A设置，该模型为DF的计算提供了一个特征良好的算例。特别是在环境温度为900K、压力为6MPa、单位摩尔浓度为15%且喷射压力为150MPa的工况。基于高精度试验数据，该ECN喷雾A算例可广泛验证该数值模型，如液体和气体渗透、空间燃料浓度、着火延迟和低温燃烧特性（如甲醛监测）。 本研究对十组不同柴油引燃喷油量的工况进行了大涡模拟，得出以下结论： 1） 试验和LES模拟结果都表明，引燃喷油量存在一个阈值，当小于该阈值后，随着其数值的降低，体系着火延迟逐渐增大。 2） 详细数值模拟结果表明，着火过程在富燃工况更易发生（特指柴油）。 3） 减少引燃喷油量会引起双燃料混和气的过度稀释，从而从化学角度抑制了点火。 4） 在点火时刻附近存在2种不同的着火模式：引燃喷油量较少时，富燃和稀燃的放热相同；当引燃喷油量较多时，放热全部来自富燃混和气。

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

【下载次数】

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