層流小火焰模型在柴油機(jī)湍流燃燒中的應(yīng)用.pdf

1、柴油機(jī)中的燃燒過(guò)程是典型的湍流擴(kuò)散燃燒，湍流擴(kuò)散燃燒是一種極其復(fù)雜的帶有化學(xué)反應(yīng)的流動(dòng)現(xiàn)象。要對(duì)其工作過(guò)程進(jìn)行模擬，目前使用最多的辦法就是將湍流與化學(xué)反應(yīng)解耦，分別進(jìn)行求解，然后再將兩部分結(jié)果耦合到一起。由于柴油機(jī)中在高雷諾數(shù)和高Damkoeler數(shù)的情況下，燃燒反應(yīng)區(qū)厚度小于湍流耗散尺度，火焰極薄，其微元保持層流結(jié)構(gòu)，因此，湍流火焰可視為嵌入湍流流場(chǎng)內(nèi)局部具有一維結(jié)構(gòu)的薄的層流小火焰的系綜，這便構(gòu)成了層流小火焰模型主導(dǎo)思想，同時(shí)也使層

2、流小火焰模型模擬柴油機(jī)湍流燃燒過(guò)程成為可能。 層流小火焰模型在近年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用，但是，在內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用卻不多，國(guó)內(nèi)關(guān)于此方面的研究基本上仍是空白。本文作為初步嘗試，將層流小火焰模型應(yīng)用于典型的柴油機(jī)擴(kuò)散燃燒過(guò)程，以一臺(tái)直噴式柴油機(jī)為對(duì)象，分別以碳十二烷與空氣的單步反應(yīng)和正庚烷與空氣的多步反應(yīng)為機(jī)理，以混和分?jǐn)?shù)為自變量，以標(biāo)量耗散率為參數(shù)，建立相空間中組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)瞬時(shí)值及溫度瞬時(shí)值的二維層流小火焰數(shù)據(jù)庫(kù)。以KIVA-3程序?yàn)?/p>

3、基礎(chǔ)，摒棄其原有的化學(xué)反應(yīng)模型，模擬內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)多維湍流流場(chǎng)，并補(bǔ)充求解混合分?jǐn)?shù)的時(shí)均值及其脈動(dòng)均方值的湍流輸運(yùn)方程，得出各曲軸轉(zhuǎn)角下混合分?jǐn)?shù)的時(shí)均值及其脈動(dòng)均方值的缸內(nèi)空間分布。將兩部分結(jié)果通過(guò)Beta概率密度函數(shù)進(jìn)行耦合積分，得到組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度等參數(shù)時(shí)均值在柴油機(jī)工作過(guò)程中的時(shí)間、空間分布。 將對(duì)這臺(tái)直噴式柴油機(jī)所得到的計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)中相同類型發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，其缸內(nèi)平均溫度曲線和放熱率曲線在總體趨勢(shì)上比較一