原文传递
喷雾射流间交叉碰撞现象学模型研究
| 论文题名： | 喷雾射流间交叉碰撞现象学模型研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;燃油喷雾;交叉碰撞;现象学模型 |
| 摘要： | 多喷油器系统在船用低速机上的应用已经较为广泛，同时在中速机上也有较好的应用前景，使用多喷油器系统的优势在于其可以明显地提高热效率，但是多束燃油在缸内会发生交叉混合与干涉，进而导致燃油喷雾在缸内出现复杂的时空分布情况。本文的主要研究目的就是对于空间两束油束交叉的现象进行研究，针对于缸内多喷油器多次喷射所造成的空间交叉油束的喷雾雾化、混合、着火及燃烧特性进行相关的分析工作，从而达成控制燃烧速率，调节喷油规律的效果，实现可控燃烧技术的应用，最终达到节能减排的目的。 本研究中利用计算机编程进行仿真建模，对于空间交叉油束在缸内喷射所产生的空间及时间上的干涉问题进行数值模拟仿真计算，进而为后续的相关实验提供理论参照。首先构建基于经验公式的单束柴油现象学模型，分别建立喷雾子模型与燃烧子模型，得出燃油喷雾贯穿距、燃油液滴速度分布、空气卷吸量与燃烧放热率;之后基于传统的单束燃油喷雾及燃烧模型进行改进，以使其更加适合反映两束油束混合干涉的情况，对于模型的改进主要包括三个部分:第一部分是在喷雾模型中以概率学分布为基础，建立基于概率密度分布的单束燃油喷雾模型，第二部分是利用能量守恒定律计算得出柴油油束在破碎之后的初速度，第三部分是基于柴油油束在缸内所受的空气阻力的实际情况，利用气体阻力公式得出柴油喷雾中小液滴的速度分布，根据得出的破碎之后的初速度，得出柴油喷雾的速度分布情况，并以此计算出喷雾贯穿距;随后将基于概率分布密度的单束油束模型扩展到两束油束相互干涉的情况，利用蒙特卡洛算法判断两束油束是否出现干涉，若是其有相互干涉，则利用相关的二维几何算法计算得出混合区域的时域关系，建立两束油束混合的空气卷吸子模型及燃烧子模型，得出选定的不同工况下的两束油束的空气卷吸情况;最后在900K的环境温度下，分别选择3/6/9MPa的环境背压，50/75/100mm的喷孔间距，30/45/60度的喷射角度对于燃烧影响的规律进行探寻，分析出不同影响因素下最优化的放热率曲线。结果表明，在其他条件相同时，环境背压越高，喷孔间距越大，喷射角度越小，所得出的放热率曲线最为吻合。 |
| 作者： | 张天 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 刘龙;吴朝晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
