柴油-生物柴油霧化質(zhì)量數(shù)值計算及噴嘴內(nèi)部流動和空化現(xiàn)象的CFD模擬.pdf

1、環(huán)境污染的加重、石油資源的枯竭，這些都制約著柴油機的發(fā)展，但是公路運輸又離不開貨車，而大多數(shù)貨車的發(fā)動機還是柴油機。為了解決這些問題，人們開始研究新的燃燒方式，尋找柴油的替代產(chǎn)品。新燃燒方式的研發(fā)是以控制噴射霧化形成的可燃混合氣來實現(xiàn)的。本論文主要研究了燃油噴射霧化過程中噴孔內(nèi)的空化現(xiàn)象以及柴油和生物柴油噴射霧化液滴尺寸分布。
　　首先，本文借助GAMBIT軟件建立噴嘴的二維計算模型，并進行了網(wǎng)格劃分，然后利用FLUENT軟件對噴

2、孔中的空化現(xiàn)象進行了全面的模擬。模擬結(jié)果表明，提高噴壓力，降低噴射背壓都有利于噴孔內(nèi)的空化形成，然后通過改變噴嘴結(jié)構(gòu)形狀，進一步研究了噴嘴結(jié)構(gòu)對空化的影響，模擬結(jié)果表明，增大噴孔長徑比，空化現(xiàn)象受到了抑制；增大噴孔入口圓角半徑，有利于燃油的流動，但是不利于空化現(xiàn)象的產(chǎn)生；噴孔形狀對對空化現(xiàn)象有很大的影響，當噴孔形狀為噴孔出口直徑小于入口直徑的壓縮噴孔時，噴孔內(nèi)很容易產(chǎn)生空化現(xiàn)象，當噴孔形狀為噴孔出口直徑大于入口直徑的擴張噴孔時，噴孔內(nèi)的

3、空化現(xiàn)象受到了抑制。
　　其次，本文對柴油和生物柴油噴孔中的空化現(xiàn)象進行了模擬，結(jié)果表明柴油和生物柴油的噴孔中空化現(xiàn)象相同，只是噴嘴出口速度不同，柴油的噴嘴出口速度大于生物柴油的噴嘴出口速度。導師曹建明教授根據(jù)最大熵原理推倒液滴尺寸分布函數(shù)，根據(jù)此函數(shù)編寫了FORTRAN計算程序，對柴油和生物柴油霧化液滴尺寸分布進行了理論計算，并與實驗結(jié)果進行對比，對比結(jié)果表明生物柴油的霧化粒徑大于柴油的霧化粒徑。為了改善生物柴油的霧化質(zhì)量，我們

4、配制了生物柴油和液化石油氣的混合燃料L10（生物柴油質(zhì)量分數(shù)為90％，液化石油氣質(zhì)量分數(shù)為10%）和L20（生物柴油質(zhì)量分數(shù)為80%，液化石油氣質(zhì)量分數(shù)為20%），并且對這兩種混合燃料的霧化液滴尺寸分布進行了理論計算，計算結(jié)果表明，L20的霧化質(zhì)量比L10的霧化質(zhì)量要好，并且L20的霧化質(zhì)量更接近柴油的霧化質(zhì)量。另外，理論計算中最重要的一個因數(shù)就是拉格朗日因子變換系數(shù)?初始值的選取，經(jīng)過反復的嘗試發(fā)現(xiàn)，對于本論文中所選的工況而言，拉格朗