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能源短缺和环境污染是人类发展所面临的两大严峻问题。作为汽车动力中主导地位的内燃机,既是能源消耗大户也是污染物排放大户。为了降低对石油能源的依赖性,发展具有中国特色的代用燃料势在必行。我国是一个农业大国,以生物质为主要来源的生物柴油,符合中国的国情,是很有发展潜力的内燃机代用燃料。生物柴油与柴油的混合使用缓解生产柴/汽比与消耗柴/汽比的矛盾。所以,近年来内燃机“清洁代用燃料”的发展备受瞩目,而其中的生物柴油,因其无毒、可再生、可生物降解,受到人们越来越多的关注。
生物柴油是一种对环境友好的可再生能源,尾气排放物除NOx均都低于石化柴油,尤其是温室气体的排放。此外,生物柴油还可与石化柴油以任意比例掺混使用,能部分替代石化燃料以缓解石油紧缺带来的能源危机。
本文主要是利用专业CFD软件--STAR-CD对定容室内的瞬态喷雾特性进行模拟研究。回顾与总结了生物柴油的国内外应用概况和喷雾雾化的各种现象,全面系统的分析了燃油喷射雾化数值模拟的发展概况,引出了选题的目的和意义;讲述了计算流体动力学的有关知识;建立和选择了几何模型和数学模型;确定了最佳的物理模型,对燃油的喷雾混合进行了具体的数值计算;通过改变参数,分析喷射压力、背压、燃料及掺混比等对喷雾特性的影响。研究发现:(1)随喷射压力的提高,喷雾贯穿距增大,SMD减小,速度值和浓度值增大的趋势。(2)随着环境背压的提高,喷雾贯穿距降低,SMD增大,速度值和浓度值减小的趋势。(3)不同燃料,其物性参数的差异不大,喷雾特性有所差异,但差别不大。(4)同种燃料,随着掺混比的增加,其贯穿距、SMD、浓度值和速度值均呈增大的趋势。
最后,关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。