超临界状态下二甲醚喷雾蒸发过程模拟研究

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二甲醚(DME)是一种很有发展前景的清洁代用燃料,它为解决能源危机和环境污染两大难题开辟了一条现实可行的道路,近年来受到了研究者的关注。可是对二甲醚超临界状态蒸发特性下喷雾过程研究还十分欠缺,且当前的研究主要是在常温常压条件下进行的,而柴油机大部分燃油是在扩散燃烧阶段边蒸发、边混合、边燃烧的,即蒸发过程是处于高温高压的状态,此时常压时的结果将不再适用。为了解二甲醚液滴高压下的蒸发特性对喷雾的影响,本文进行了深入的研究。  在高压环境中蒸发的计算模型考虑了气溶效应、真实气体效应和液滴内部的环流效应燃料液滴。利用所建模型对二甲醚单液滴在高压气体环境中的蒸发过程进行了模拟计算。讨论了环境压力、环境温度、气流速度以及初始滴径对二甲醚液滴高压蒸发特性的影响。结果显示:在高温高压下液滴表面收缩率(初始滴径、气流速度、环境温度)对蒸发生存时间影响大于其他因素,气流速度升高是影响半径变化率增大主要因素,环境温度升高加快液滴加热后表面温度升高速率的主要因素。  在模拟二甲基醚(DME)超临界多维蒸发喷雾过程中.蒸发模型沿用了二甲醚超临界蒸发模型,计算喷雾过程能量,质量,状态参数的变化。研究表明:喷雾雾化形成大量液滴,在液滴破碎聚合过程中,液滴的蒸发影响喷雾贯穿距的大小。对比超临界多维喷雾蒸发模型和Spalding模型计算模拟结果,发现初期由于大量小液滴蒸发导致液态喷雾贯穿距变小,缸内气体温度降低。但在后期喷雾贯穿距接近Spalding模型,大液滴蒸发比Spalding模型慢。
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