初始油温对油滴蒸发及穿透影响的数值研究

为研究初始油温对直接喷入横向气流过程中油滴蒸发与穿透深度的影响,建立了强迫对流影响下单个油滴非稳态和稳态蒸发速率与穿透轨迹计算模型,计算获得了初始油温对单个油滴油温、粒径、蒸发速率及蒸发时间的影响规律,以及不同油温下油滴的横向穿透轨迹。结果表明:初始油温从300 K增加到450 K,喷嘴出口喷射速度和供油压差随之增大,将导致喷嘴内燃油流动压力损失增大。环境气体温度900 K下,随着初始油温增高,油滴达到沸点的非稳定蒸发时长与总蒸发时长之比从37%减小到9%;初始粒径从40μm减小到22μm,油滴蒸发速率显著加快;相对蒸发速率从207 s^(-1)提高到4 556 s^(-1),达到相对蒸发速率峰值的时间明显提前。初始油温300K下油滴的轴向运动距离、横向穿透深度分别为206 mm和36 mm,初始油温450 K下则分别减小到36 mm和12mm,油滴的轴向运动距离和横向穿透深度均显著减小,从而导致燃烧室截面油气比分布不均。

强迫对流下油滴蒸发和燃烧的解析和数值研究

用解析解研究了环绕有蒸发的燃烧油滴的二维轴对称气体流动,给出了局部蒸发率和火焰半径随圆周角的变化,和实验结果一致。用数值模拟研究了环绕乙醇油滴的三维有燃烧气体流动,给出了不同相对速度下的不同燃烧模态,和实验观测一致,阐明了实验中观察到的蒸发常数随相对速度的增大先升高、后下降、然后突降的机理。模拟结果指出,有蒸发和燃烧的油滴的阻力远小于无蒸发和燃烧的固体颗粒的阻力。

船用柴油机NOx排放建模及分析

基于GT-Power仿真平台,搭建某V16型柴油机模型。通过GT-Power软件与mode FRONTIER软件联合仿真,以柴油机喷孔直径、喷油时刻和进气提前角作为优化设计变量,以设计爆压、柴油机目前的动力性和经济性作为优化约束条件,建立优化模型。经过优化计算,得出最优的喷孔直径、喷油时刻和进气提前角的组合。