柴油機(jī)因其扭矩大等特點(diǎn)被廣泛運(yùn)用在工程和特殊車輛中,在極寒條件下,柴油機(jī)會(huì)出現(xiàn)著火困難、缸內(nèi)燃燒過程劣化,熱效率降低等現(xiàn)象,不利于柴油機(jī)的正常工作。研究柴油的低溫燃燒過程、揭示冷熱焰轉(zhuǎn)換的過程和微觀機(jī)理,對(duì)于優(yōu)化柴油機(jī)的低溫燃燒過程,改善其低溫下的工作特性,實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)低溫燃燒控制具有重要意義。本文采用三維計(jì)算網(wǎng)格耦合簡(jiǎn)化化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的CFD仿真方法研究柴油低溫燃燒過程和冷熱焰轉(zhuǎn)化規(guī)律。以一款用于基礎(chǔ)研究的低溫定容燃燒系統(tǒng)為基礎(chǔ),建立定容彈實(shí)體模型,在CONVERGE軟件平臺(tái)中設(shè)置邊界、初始條件和網(wǎng)格生成策略,得到三維計(jì)算網(wǎng)格,選取正庚烷作為標(biāo)志燃料,采用被廣泛應(yīng)用和驗(yàn)證的包含64個(gè)基元和301步基元反應(yīng)的San Diego正庚烷簡(jiǎn)化機(jī)理,得到CFD仿真模型,并基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證和標(biāo)定,作為后續(xù)研究的基礎(chǔ)�；隍�(yàn)證后的CFD模型,研究了不同初始溫度、初始?jí)毫蛧娪蜏囟认虏裼偷蜏厝紵^程以及冷熱焰轉(zhuǎn)換規(guī)律。結(jié)果表明:初始溫度較低時(shí),柴油燃燒過程僅生成冷焰,當(dāng)初始溫度較高（>753K）時(shí),在冷焰生成后又出現(xiàn)了明顯的溫度壓力躍升,冷焰轉(zhuǎn)化為熱焰,隨著初始溫度升高,冷焰和熱焰生成的... 

【文章來源】：華北水利水電大學(xué)河南省

【文章頁(yè)數(shù)】：101 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

input、date和output文件關(guān)系圖

3不同初始溫度下的柴油低溫燃燒過程研究112.1.2CONVERGE仿真過程簡(jiǎn)介CONVERGE軟件包含兩個(gè)部分，分別為CONVERGEStudio（用戶界面）和CONVERGE求解器。前者可以讓使用者執(zhí)行幾乎所有的前處理工作，包括檢測(cè)修復(fù)三維幾何模型表面及輸出仿真計(jì)算過程所需要的邊界條件、初始條件、網(wǎng)格控制等設(shè)置文件。后者用于仿真模擬計(jì)算機(jī)輸出結(jié)果。由于CONVERGE軟件不帶有數(shù)據(jù)的后處理功能，因此需要采用軟件自帶的post_convert工具將輸出結(jié)果中的post文件轉(zhuǎn)化為專門的后處理軟件（本文采用Ensight圖像處理軟件）可以識(shí)別的格式，進(jìn)而在后處理軟件中進(jìn)行處理，輸出圖像。圖2-2CONVERGE軟件求解流程圖Figure2-2ThesolutionflowchartofCONVERGECONVERGE軟件仿真的求解過程：1）前處理階段：使用CATIA軟件將三維實(shí)體模型導(dǎo)入CONVERGE中進(jìn)行表面診斷及檢測(cè)，選擇合適的噴霧模型、湍流模型、燃燒模型等，并對(duì)邊界條件進(jìn)行設(shè)置，設(shè)定工作區(qū)域的初始仿真參數(shù)。2）求解計(jì)算階段：軟件首先對(duì)面網(wǎng)格文件surface.dat進(jìn)行讀取，并依次讀取機(jī)理文件mech.dat，熱力學(xué)文件therm.dat以及包含初始條件的in格式文件，并設(shè)定時(shí)間步長(zhǎng)和求解器相關(guān)參數(shù)。3）后處理階段：CONVERGE中在計(jì)算過程中輸出out和post格式的后處理文件，其包含角域和時(shí)域的計(jì)算結(jié)果，out文件包含區(qū)域內(nèi)溫度、壓力等平均值，post文件則

華北水利水電大學(xué)碩士學(xué)位論文14圖2-3KH-RT破碎模型Figure2-3KH-RTbreak-upmodel如果僅用KH模型來模擬柴油定容噴霧則無(wú)法描述其二次破碎的過程，而RT模型恰好基于Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定波計(jì)算二次破碎過程。同時(shí)激活KH和RT破碎模型，該模型假設(shè)只有KH不穩(wěn)定波在特征破碎距離內(nèi)破碎，CONVERGE首先檢查RT機(jī)制是否可以分解液滴。若不是則KH模型繼續(xù)控制破碎過程，采用KH模型和RT控制的二次破碎模型相結(jié)合的破碎模型可以預(yù)測(cè)較為精確的噴霧貫穿距。2）蒸發(fā)模型柴油噴入定容彈內(nèi)油滴的蒸發(fā)情況也是需要考慮的重要因素，因?yàn)樵跍囟容^高的定容彈內(nèi)部，不可避免地會(huì)發(fā)生油滴的蒸發(fā)，蒸發(fā)即油滴在受到周圍工質(zhì)、壓力、濃度等因素的影響，發(fā)生了屬性的改變，由液相變?yōu)闅庀啵偷蔚恼舭l(fā)作用是非常復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)過程。在CONVERGE中，蒸發(fā)模型是單組分單液滴蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)所得出的半經(jīng)驗(yàn)公式。Frossling模型[59]計(jì)算油滴的Nu和Sh數(shù)的表達(dá)式較為接近實(shí)際情況，所以本文選用該模型來表征蒸發(fā)作用對(duì)油滴擴(kuò)散的影響。2.2.4燃燒模型在CONVERGE軟件中，由于需要模擬多種條件下的燃燒狀況，所以包含常用的燃燒模型，例如CTC-Shell模型、G方程模型以及SAGE燃燒模型，SAGE燃燒模型是一個(gè)可將三維計(jì)算網(wǎng)格耦合化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的計(jì)算模型，SAGE通用燃燒模型[60-61]可以計(jì)算每個(gè)基元反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率，其化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)求解器負(fù)責(zé)求解輸運(yùn)方程，并且可以通過改變化學(xué)反應(yīng)機(jī)理來模擬不同的燃料種類。SAGE燃燒模型由于利用化學(xué)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行求解，因此計(jì)算所耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，所以本文在選用SAGE燃燒模型的基礎(chǔ)上結(jié)合Multi-Zone加速算法，該加速算法不解出所給出的溫度T，除非燃燒前一時(shí)間步的區(qū)域溫度變化超過限值，運(yùn)用Multi-Zone加速

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]定容彈內(nèi)正戊醇/柴油/生物柴油混合燃料噴霧燃燒及聯(lián)合反應(yīng)機(jī)理研究[D]. 馬寅杰.華中科技大學(xué) 2017
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碩士論文
[1]基于詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理的RCCI燃燒數(shù)值模擬及燃燒影響因素分析[D]. 姚登舉.合肥工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3561023