柴油機仿真精確氣化和噴射模型的開發

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柴油機仿真精確氣化和噴射模型的開發

在提高柴油機效率的同時，滿足嚴格的排放法規是一項非常困難的挑戰。這促使研究者和發動機制造商不斷提高燃油噴射系統效率和改善燃燒過程，以此來降低發動機尾氣排放而不降低發動機性能和燃油經濟性。柴油燃燒依靠有效液體燃料的霧化，控制蒸發率和空氣燃料的混合，從而控制發動機排放水平和制動功率。燃燒過程中，燃料噴射的目的是將液體燃料分散成更小的液滴，增加蒸發燃油的表面積來提供氣態燃料進行燃燒。燃油在燃燒室的噴射質量和混合分布決定了燃油燃燒的質量。空氣流動、周圍介質密度、噴射壓力和噴嘴結構等因素決定噴嘴口內的氣化程度，影響燃油的霧化率和噴射面積。

事實上，燃油注射和噴射霧化過程是非常復雜的，包括紊流和雙相流動的時間。因此，建立噴射模型非常具有挑戰性，特別是在靠近噴嘴的附近。真實的噴射霧化模型應該包括在噴油器噴嘴內和噴嘴外的兩相流動現象，在噴嘴內部的燃油流動對噴射形成具有很重要的影響。研究顯示，噴油嘴內的氣化影響噴射特性。

柴油機的燃燒過程本質是通過燃料噴射的動態過程來控制的，對噴射過程的精確建模是建立柴油機中燃燒模型至關重要的部分。介紹了一種新的混合噴射模型，將耦合氣化引入到噴射子模型形成KHRT噴射模型。該全新模型在KIVA4 CFD代碼中執行。這種新開發的噴射模型在定容燃燒室（CVCC）的非氣化和氣化噴射的試驗數據中得到廣泛驗證。試驗結果對燃料噴射的液體長度、噴射深度和噴射圖像進行了分析對比。模型也通過發動機燃燒特性，如缸內壓力和放熱率來驗證。新的噴射模型能很好地捕捉發動機的噴射特性和燃燒特性。

刊名：Energy Conversion and Management（英）

刊期：2014年第77期

作者：Balaji Mohan et al

編譯：鮑闞