采用非預混合燃燒和燃油霧化模型對柴油機缸內狀態(tài)的仿真評估

采用非預混合燃燒和燃油霧化模型對柴油機缸內狀態(tài)的仿真評估

CFD分析為輕型柴油機缸內狀態(tài)和燃燒過程的研究提供了重要借鑒，很大程度上彌補了通過發(fā)動機排放測量獲得排放數(shù)據(jù)的局限性。為了仿真的準確性，選取物理模型的精確性和魯棒性至關重要。本文研究的目的是利用FLUENT仿真平臺，選取非預混合燃燒模型和燃油霧化模型對柴油機缸內狀態(tài)進行仿真評估。仿真樣機為壓縮比18.2、排量0.5L的輕型柴油機，發(fā)動機轉速固定在1600r/min，進氣壓力為0.104MPa，進氣溫度為313K，使用六孔噴油器，每循環(huán)預噴量0.52mg，主噴量25mg，主噴時刻在上止點前6°到上止點后2°之間變動。

對比仿真結果與試驗結果，在各個試驗工況下缸壓曲線和放熱率曲線都有很好的吻合。仿真過程采用360°網(wǎng)格進行計算，可以很好地保證缸內狀態(tài)驗證的準確性，同時也保證了較短的計算時間和較低的資源消耗。用非預混合燃燒模型對缸內燃燒過程進行計算時，采用概率分布的統(tǒng)計方法，可以保證很高的計算效率，且不必使用各反應的動量方程，大大縮短了計算時間，仿真計算得到的放熱率和缸壓曲線與實際測量所得數(shù)據(jù)誤差不超過10%。盡管仿真計算得到的相對預噴的滯燃期比試驗結果提前7°～10°，但相對主噴的著火落后時間卻與試驗結果一致。對于不同噴油起始時刻引起的碳煙和NOx排放的變化，該仿真過程也能進行準確的計算。

本研究的結果對于縮短開發(fā)時間及降低科研費用有重要意義。例如，研究新型燃燒室和控制策略對發(fā)動機性能的影響可以通過本文論述的方法進行評估，從而大大降低開發(fā)成本。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2012年第90期

作者：Harun Mohamed Ismail et al

編譯：韓曉梅