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加油过程中燃油蒸发排放的CFD分析
| 论文题名： | 加油过程中燃油蒸发排放的CFD分析 |
| 关键词： | 加油过程;燃油蒸发;排放规律;油气置换;CFD分析 |
| 摘要： | 大量油气随着车辆加油的过程被排放到大气中，带来了严重的环境污染、能源浪费以及安全隐患。因此有必要对加油过程中的燃油蒸发规律进行研究，从而为加油系统以及油箱结构的改进提供理论支持，有效控制加油过程中燃油的蒸发排放。 国内外对燃油的蒸发进行了大量的研究，其中主要集中在液滴的蒸发机理及油箱或气缸内静态燃油蒸发规律的研究，对加油过程中动态燃油的蒸发规律的研究较少，又由于加油过程中燃油流动变化的复杂性，对其进行仿真所涉及到的模型较多且相互干涉，导致计算结果难以收敛，所以也缺少准确的数值模拟方法对油箱内部流场分布规律的研究。本文基于CFD分析的方法，通过UDF(User-Define Function，用户自定义函数)搭建燃油相变传质传热过程的数学模型，进而对加油过程中燃油的传质传热行为进行计算和分析。具体研究内容和主要结论如下： (1)对加油过程进行CFD仿真。选取某型号油箱作为原型，对其进行简化，并利用CATIA软件建立三维油箱模型；应用Meshing软件进行网格划分并验证网格的无关性；采用FLUENT软件进行模拟仿真，其中包括利用重整化k-ε模型、VOF(Volume of Fluid，体积分数)模型来处理油液的流动问题以及Boussinesq模型处理壁面传热的问题。从仿真云图可直观地观察到加油过程中燃油的流动规律，与流体动力学规律相符，一定程度上说明仿真模型的准确性及合理性。并由此发现汽车加油过程就是燃油蒸气被加注进入油箱中的油气置换和燃油蒸发、扩散、传质向外排放的过程。 (2)在湍流模型和多相流模型的基础上，使用UDF编写燃油相变传热传质模型的程序，在FLUENT软件中编译导入，调整求解参数的设置，进而完成燃油气液相变过程的数值模拟，并在此基础上探讨各因素(如加油速度等)对蒸发过程的影响规律，结果发现，燃油流动的加剧与温度的升高都显著提高了其蒸发排放的速率，但在相同加油量情况下，加油速度的提高及加油口直径的增大能减少的燃油蒸发量。由此指导加油系统与油箱结构的改进。 (3)参照仿真模型中的油箱，制作试验油箱并按照相似定律而进行加油试验。试验发现油箱排气口燃油蒸气的浓度随着加油速度的增大而增大，其浓度的增长率总体上也是随着加油速度的增大而增大。这与仿真结果虽有一定的误差，但两者规律基本一致，从而进一步验证了加油仿真模型的可行性。 |
| 作者： | 张云 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 丁华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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