基于條件矩封閉模型仿真分析的重型柴油機(jī)碳煙形成

基于條件矩封閉模型仿真分析的重型柴油機(jī)碳煙形成

將多維條件矩封閉燃燒模型與二方程碳煙模型相結(jié)合，對柴油機(jī)缸內(nèi)碳煙的形成進(jìn)行仿真研究，并在可視單缸共軌柴油機(jī)上進(jìn)行試驗，驗證仿真結(jié)果。共設(shè)置5組試驗方案：2組不同滯燃期的高溫方案、2組不同起噴時刻的低溫方案和1組設(shè)置為多次噴射的低溫方案。仿真與試驗的對比內(nèi)容包括燃料著火前的霧化分布情況、燃燒放熱率及缸內(nèi)碳煙瞬時生成量。

噴霧模型通過試驗方案著火前的燃料濃度場分布影像進(jìn)行驗證。結(jié)果表明，仿真計算得到的滯燃期與試驗值十分吻合，最高誤差保證在1°曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)；而仿真得到的放熱率結(jié)果顯示預(yù)混合燃燒放熱比試驗值低，原因是仿真計算過程中介質(zhì)分層現(xiàn)象比試驗過程嚴(yán)重，導(dǎo)致預(yù)混合燃燒量低于試驗值；在兩組高溫方案條件下，仿真得到的碳煙生成情況與試驗較吻合，兩組方案中碳煙量峰值相對于試驗值的偏差分別為4%和23%，且峰值出現(xiàn)時刻偏差在1°曲軸轉(zhuǎn)角之內(nèi)；在幾組低溫方案中，仿真得到的碳煙生成曲線形狀及碳煙生成時刻都與試驗值十分吻合；就碳煙生成量的具體數(shù)值而言，多次噴射、早噴和晚噴方案對應(yīng)的試驗值分別為仿真值的1.25倍、2倍及3.8倍。

刊名：Fuel（英）

刊期：2014年第117期

作者：Michele Bolla et al

編譯：韓曉梅