【作者】

朱洪妍; 刘恒; 李艺璇; 王晨辰; 徐秀华; 杨澍; 刘海峰; 岳宗宇; 尧命发

【单位】

中国一汽无锡油泵油嘴研究所; 天津大学内燃机国家重点实验室

【摘要】

高强化、高热效率是内燃机技术的发展趋势，跨/超临界喷雾作为现代以及未来内燃机缸内喷雾混合存在的普遍现象，已经成为内燃机研究领域的重要课题。因此，构建并发展多尺度的跨/超临界喷雾模型，深入探究并揭示热力学条件对跨/超临界喷雾影响的本质规律，对揭示高强化内燃机喷雾燃烧机理，进而发展高效清洁燃烧技术具有重要意义。本文基于OpenFOAM平台发展了跨/超临界高保真喷雾模型，通过Mayer等人经典的喷雾试验验证了高保真喷雾模型的可靠性与mRK-PR状态方程对于喷雾模拟的准确性，利用该模型探索了宽广热力学条件下的跨/超临界喷雾机理。结果表明，跨临界喷雾表面出现指状或者梳状的凸起，强密度分层的存在抑制了流场中速度的径向波动与不稳定波的发展。超临界喷雾具有类似于变密度气态射流的外观，大尺度的涡旋运动可以将湍动能的轴向分量转化为径向分量，大大改善了在密度界面上混合的可用能量。高环境压力诱发跨/超临界喷雾强烈的漩涡运动，促进喷雾体径向发展以及稠密核心长度的缩短。燃料温度与环境压力对喷雾锥角与对密度比的影响有高度一致性，表明热力学条件调节的本质是通过改变初始密度比来影响喷雾扩散混合过程。利用高保真模拟的喷雾角度与密度比的关系验证了不可压缩变密度理论、空气动力学表面波理论等多种跨/超临界喷雾理论模型的适用性，从定量的角度确定了内燃机亚/跨/超临界喷雾的影响因素与作用机制，推导并验证了相关的理论公式。

【关键词】

内燃机；跨/超临界喷雾；高保真模拟；喷雾锥角

【论文集名称】

智能动力

【会议名称】

2023交通能源与智能动力大会

【会议时间】

2023-11-10至2023-11-12

【会议地点】

天津

【下载次数】

9

返回