基于RANS和LES湍流模型的二甲醚超臨界噴霧數值模擬

吉繼昌，肖 干，應保勝，李 輝

(武漢科技大學汽車與交通工程學院，湖北 武漢，430065)

隨著汽車保有量的增加，我國石油消費對外依存度逐漸升高，汽車尾氣排放對大氣環境的污染也日益嚴重，因此研究先進的燃燒模式、開發高效清潔的新能源具有重要意義。目前在內燃機燃燒模式方面，缸內直噴、高壓噴射以及渦輪增壓等技術已得到不斷發展和應用，燃燒室內的平均缸壓和燃油噴射壓力顯著增加，這就有可能使燃油處于超臨界環境中，即燃油的溫度和壓力高于其臨界值。在超臨界工況下，燃油的密度接近液體而熱物性參數接近氣體，其黏度迅速減小，只有液態下的1/12～1/4，而擴散系數與液態下相比增大1～2個數量級，因而燃油具有較好的霧化特性[1-2]。通過大量實驗和仿真發現，燃油的噴霧形態在超臨界和亞臨界工況下有明顯的不同[2-5]。

二甲醚(dimethyl ether, DME)是一種新型燃料，很適合作為柴油及汽油的替代品，因其具有動力性好、污染小以及來源范圍廣等優點而備受關注[6]。二甲醚的臨界溫度和臨界壓力分別為400.05 K和5.37 MPa[7]，研究表明，二甲醚在超臨界狀態下的霧化效果比柴油要好[8-9]，并且與亞臨界狀態相比，二甲醚在超臨界狀態下的擴散性更好且能釋放出更多的熱量[10-11]。對二甲醚噴霧特性的深入了解可以為二甲醚發動機的工業化生產提供技術支持。

雖然國內外對燃油超臨界噴霧已經進行了一定的研究，但在二甲醚超臨界噴霧燃燒這一前沿課題上的成果還比較少。……