用特征时间燃烧模型模拟直喷式柴油机的燃烧

为了更好地模拟直喷式柴油机的喷雾及燃烧过程,对Kiva-3程序的喷雾和燃烧模型进行了改进,引入Kelvin Helmholtz和Rayleigh Taylor模型来模拟油滴破碎过程,采用改进的Shell自燃模型来模拟着火过程,为了综合考虑化学动力学和湍流对燃烧的影响,采用层流和湍流多重特征时间尺度燃烧模型来模拟燃烧过程.计算结果表明:在不同工况下计算所得的缸内压力、滞燃期和燃烧放热速率与实验结果吻合良好,着火点位于油束下游当量比略小于1的稀混合气区域;用改进的Kiva-3程序可以较好地研究直喷式柴油机的喷雾和燃烧过程,为进一步利用三维数值模拟计算来指导直喷式柴油机的参数优化奠定了基础.

基于特征时间模型的高效喷雾燃烧数值模拟

开展了基于特征时间(CTS)燃烧模型的高效喷雾燃烧数值模拟研究。基于CTS模型与层流有限速率燃烧模型对CFM56航空发动机模型燃烧室进行了两相数值模拟,通过比较预测的火焰结构验证了CTS燃烧模型在喷雾燃烧中的适用性。通过采用CTS模型初始化燃烧场来提高有限速率燃烧模型的数值模拟效率,提出了基于CTS燃烧模型结合降维方法的高效数值模拟方法。结果表明:CTS燃烧模型较好预测了CFM56模型燃烧室的火焰形态和组分分布,可为有限速率燃烧模型的数值模拟提供良好的初始解;采用自适应建表(ISAT)方法可减小计算时间90%,在此基础上,基于CTS模型初始化的稳态算例收敛时间减少35%,进一步结合降维方法收敛时间减少40%,证明了CTS模型具有提高喷雾燃烧数值模拟效率的潜力。