基于三維大渦流仿真模型的高壓柴油噴射環境和密度對氣體運動影響研究

基于三維大渦流仿真模型的高壓柴油噴射環境和密度對氣體運動影響研究

采用三維數值模擬仿真工具分析非蒸發超高壓噴霧所產生的氣體運動。基于歐拉-拉格朗日方法，在不同的噴射壓力和環境密度下研究燃料-空氣的混合物。利用大渦流仿真（LES）湍流模型，采用主分裂方法來模擬兩相流，并采用免費代碼Open FOAM研究噴射壓力和周圍環境密度對氣體運動的影響。該方法的準確性高度依賴于建模網格的大小，因此對網格的獨立性進行了分析，找到用于建模的最佳網格。針對不同的噴射壓力和環境密度，提出了射流穿透深度、氣體壓力、軸向速度等值線、噴霧邊界法向速度矢量和混合物體積分數的三維圖。

為了評估LES方法模擬在高壓噴射室中氣體運動的能力，將得到的結果與實際的試驗數據相比較。此外，還將氣體的噴霧特性和誘導氣體運動速度與試驗數據相比較，以分析在噴霧器周圍氣體的運動隨時間的變化情況。噴霧器噴出氣體的速度場可以分為3個不同的區域：準靜態區、氣體回流區、頭部渦流區。在這些區域，受噴霧器油嘴尖端速度影響的氣體運動是不同的，提出了噴霧液體積分數的三維圖和氣體速度矢量。比較結果表明，數值仿真結果與試驗數據顯示了良好的一致性。可以得出，LES方法在超高壓噴射時完全能夠再現氣體的湍流結構。

刊名：J Braz.Soc.Mech. Sci.Eng.（英）

刊期：2015年第37期

作者：Mahdi Yousefifard et al

編譯：孫堅