為了探究湍流模型和真實氣體狀態(tài)方程在超臨界工況下的適用性以及燃料噴霧的發(fā)展過程,本文以二甲醚和正庚烷超臨界噴霧實驗為對象進行了數(shù)值模擬研究。在二甲醚超臨界噴霧數(shù)值模擬研究中,采用RANS（Reynolds-Averaged Navier-Stokes）和LES（Large eddy simulation）湍流模型耦合KH-RT（Kelvin-Helmholtz Rayleigh-Taylor）模型研究兩種湍流模型的適用性,并對比分析二甲醚亞臨界噴霧和異辛烷與正庚烷超臨界噴霧的發(fā)展過程。同時,基于LES湍流模型探討了環(huán)境溫度和壓力以及噴射溫度和壓力的變化對二甲醚超臨界工況下噴霧貫穿距和徑向擴散的影響。結(jié)果表明,與RANS模型相比,LES湍流模型模擬的結(jié)果與噴霧實驗觀察結(jié)果更吻合;與二甲醚亞臨界噴霧相比,二甲醚超臨界噴霧的霧化效果更好;在相同初始條件下,二甲醚超臨界噴霧的霧化效果要優(yōu)于異辛烷和正庚烷超臨界噴霧;噴霧貫穿距和徑向擴散隨環(huán)境壓力的增大而減小,隨環(huán)境溫度、噴射壓力和噴射溫度的升高而增大。在正庚烷超臨界噴霧數(shù)值模擬研究中,分別用歐拉-拉格朗日和歐拉-歐拉方法進行了數(shù)值模擬,并對模擬... 

【文章來源】：武漢科技大學湖北省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容
第2章 超臨界噴霧數(shù)值模擬方法
    2.1 湍流模型
        2.1.1 RANS湍流模型
        2.1.2 大渦模擬
    2.2 VOF模型
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 表面張力
    2.3 KH-RT模型
    2.4 真實氣體狀態(tài)方程
        2.4.1 RK方程
        2.4.2 SRK方程
        2.4.3 PR方程
    2.5 本章小結(jié)
第3章 二甲醚和正庚烷超臨界噴霧計算模型的建立
    3.1 CONVERGE和ENSIGHT模擬軟件介紹
    3.2 二甲醚超臨界噴霧數(shù)值計算模型的建立
        3.2.1二甲醚超臨界定容非燃燒噴霧實驗
        3.2.2 建立二甲醚超臨界噴霧數(shù)值計算模型
    3.3 正庚烷超臨界噴霧數(shù)值模型的建立
        3.3.1正庚烷定容噴霧實驗
        3.3.2 建立正庚烷超臨界噴霧數(shù)值模型
    3.4 本章小結(jié)
第4章 二甲醚超臨界噴霧的模擬結(jié)果及分析
    4.1 模型驗證
    4.2 基于RANS和LES模型對比研究
        4.2.1 二甲醚超臨界與亞臨界噴霧對比
        4.2.2 二甲醚、正庚烷、異辛烷超臨界噴霧對比
    4.3 壓力和溫度的變化對二甲醚超臨界噴霧的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 正庚烷超臨界噴霧的模擬結(jié)果及分析
    5.1 歐拉-拉格朗日數(shù)值模擬的結(jié)果及分析
        5.1.1 溫度分布
        5.1.2 質(zhì)量分數(shù)分布
        5.1.3 密度分布
        5.1.4 實驗驗證及分析
    5.2 VOF方法下數(shù)值模擬的結(jié)果及分析
        5.2.1 溫度分布
        5.2.2 質(zhì)量分數(shù)分布
        5.2.3 密度分布
        5.2.4 模型驗證
    5.3 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 本文結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于RANS和LES湍流模型的二甲醚超臨界噴霧數(shù)值模擬[J]. 吉繼昌,肖干,應保勝,李輝.  武漢科技大學學報. 2018(05)
[2]超臨界射流模型的構(gòu)建及驗證[J]. 李亮,解茂昭,賈明,劉宏升.  上海交通大學學報. 2018(09)
[3]環(huán)境壓力對超臨界流體噴霧特性影響的數(shù)值分析[J]. 韋武,解茂昭,賈明.  內(nèi)燃機學報. 2018(03)
[4]模擬發(fā)動機工況下二甲醚噴霧燃燒實驗及仿真研究[J]. 王理堃,張光德,三次勇太,金野滿.  武漢科技大學學報. 2018(01)
[5]超臨界二甲醚噴霧特性的試驗研究[J]. 周昃,張光德,宋巍,大越淑央,菊地真輔,金野滿.  武漢科技大學學報. 2017(02)
[6]亞/超臨界環(huán)境下氣液界面性質(zhì)的分子動力學模擬[J]. 鄧磊,解茂昭.  工程熱物理學報. 2016(08)
[7]柴油機低溫燃燒技術綜述[J]. 張志強,趙福全,李理光.  汽車工程學報. 2016(04)
[8]超臨界汽油燃料及其替代混合物的物性[J]. 鄭朝蕾,劉冰,陳玉.  內(nèi)燃機學報. 2016(01)
[9]超臨界燃料噴射過程大渦模擬:狀態(tài)方程的影響[J]. 解茂昭,楊康.  熱科學與技術. 2015(05)
[10]亞臨界/超臨界汽油噴霧特性[J]. 張淼,裴毅強,鄭朝蕾,劉懿,張巖,劉冰.  內(nèi)燃機學報. 2015(05)

碩士論文
[1]內(nèi)燃機亞臨界/超臨界燃油噴霧的大渦模擬[D]. 鮑兵.大連理工大學 2016
[2]超臨界汽油燃料物性及其噴射特性數(shù)值模擬研究[D]. 劉冰.重慶大學 2016
[3]亞/超臨界環(huán)境下氣液界面特性的分子動力學模擬[D]. 鄧磊.大連理工大學 2015
[4]內(nèi)燃機環(huán)境下液體燃料超臨界噴射過程的數(shù)值模擬[D]. 楊康.大連理工大學 2015
[5]二甲醚燃料高溫高壓環(huán)境下噴霧特性研究[D]. 孫敬.武漢科技大學 2014
[6]直噴燃油特性對PPCI發(fā)動機性能影響的試驗研究[D]. 羅斌.上海交通大學 2014



本文編號：3354097