基于简化机理的柴油低温燃烧及冷热焰转换过程研究

来源 :华北水利水电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hakhid
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柴油机因其扭矩大等特点被广泛运用在工程和特殊车辆中,在极寒条件下,柴油机会出现着火困难、缸内燃烧过程劣化,热效率降低等现象,不利于柴油机的正常工作。研究柴油的低温燃烧过程、揭示冷热焰转换的过程和微观机理,对于优化柴油机的低温燃烧过程,改善其低温下的工作特性,实现柴油机低温燃烧控制具有重要意义。本文采用三维计算网格耦合简化化学反应机理的CFD仿真方法研究柴油低温燃烧过程和冷热焰转化规律。以一款用于基础研究的低温定容燃烧系统为基础,建立定容弹实体模型,在CONVERGE软件平台中设置边界、初始条件和网格生成策略,得到三维计算网格,选取正庚烷作为标志燃料,采用被广泛应用和验证的包含64个基元和301步基元反应的San Diego正庚烷简化机理,得到CFD仿真模型,并基于实验数据对其进行了验证和标定,作为后续研究的基础。基于验证后的CFD模型,研究了不同初始温度、初始压力和喷油温度下柴油低温燃烧过程以及冷热焰转换规律。结果表明:初始温度较低时,柴油燃烧过程仅生成冷焰,当初始温度较高(>753K)时,在冷焰生成后又出现了明显的温度压力跃升,冷焰转化为热焰,随着初始温度升高,冷焰和热焰生成的时刻逐渐提前,研究表明仿真温度、压力条件下可使冷焰转化为热焰的最低临界初始温度为753K;初始压力对柴油燃烧过程中冷焰转化成热焰有所影响,随着初始压力升高,冷焰更易转化成热焰,研究表明仿真温度、压力条件下可使冷焰转化为热焰的最低临界初始压力为1MPa;喷油温度较低也对冷焰转化为热焰起到一定的抑制作用,随着喷油温度升高,冷焰更易转化成热焰,研究表明仿真温度、压力条件下可使冷焰转化为热焰的最低临界喷油温度为273K;另外相较于喷油温度,初始温度对柴油燃烧的影响更为明显,冷焰更易转化成热焰。
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