采用非預(yù)混合燃燒和燃油霧化模型對(duì)柴油機(jī)缸內(nèi)狀態(tài)的仿真評(píng)估

CFD分析為輕型柴油機(jī)缸內(nèi)狀態(tài)和燃燒過(guò)程的研究提供了重要借鑒，很大程度上彌補(bǔ)了通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)排放測(cè)量獲得排放數(shù)據(jù)的局限性。為了仿真的準(zhǔn)確性，選取物理模型的精確性和魯棒性至關(guān)重要。本文研究的目的是利用FLUENT仿真平臺(tái)，選取非預(yù)混合燃燒模型和燃油霧化模型對(duì)柴油機(jī)缸內(nèi)狀態(tài)進(jìn)行仿真評(píng)估。仿真樣機(jī)為壓縮比18.2、排量0.5L的輕型柴油機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速固定在1600r/min，進(jìn)氣壓力為0.104MPa，進(jìn)氣溫度為313K，使用六孔噴油器，每循環(huán)預(yù)噴量0.52mg，主噴量25mg，主噴時(shí)刻在上止點(diǎn)前6°到上止點(diǎn)后2°之間變動(dòng)。

對(duì)比仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果，在各個(gè)試驗(yàn)工況下缸壓曲線和放熱率曲線都有很好的吻合。仿真過(guò)程采用360°網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算，可以很好地保證缸內(nèi)狀態(tài)驗(yàn)證的準(zhǔn)確性，同時(shí)也保證了較短的計(jì)算時(shí)間和較低的資源消耗。用非預(yù)混合燃燒模型對(duì)缸內(nèi)燃燒過(guò)程進(jìn)行計(jì)算時(shí)，采用概率分布的統(tǒng)計(jì)方法，可以保證很高的計(jì)算效率，且不必使用各反應(yīng)的動(dòng)量方程，大大縮短了計(jì)算時(shí)間，仿真計(jì)算得到的放熱率和缸壓曲線與實(shí)際測(cè)量所得數(shù)據(jù)誤差不超過(guò)10%。盡管仿真計(jì)算得到的相對(duì)預(yù)噴的滯燃期比試驗(yàn)結(jié)果提前7°～10°，但相對(duì)主噴的著火落后時(shí)間卻與試驗(yàn)結(jié)果一致。對(duì)于不同噴油起始時(shí)刻引起的碳煙和NOx排放的變化，該仿真過(guò)程也能進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。

本研究的結(jié)果對(duì)于縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間及降低科研費(fèi)用有重要意義。例如，研究新型燃燒室和控制策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響可以通過(guò)本文論述的方法進(jìn)行評(píng)估，從而大大降低開(kāi)發(fā)成本。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2012年第90期

作者：Harun Mohamed Ismail et al

編譯：韓曉梅