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柴油機仿真精確氣化和噴射模型的開發(fā)

在提高柴油機效率的同時，滿足嚴(yán)格的排放法規(guī)是一項非常困難的挑戰(zhàn)。這促使研究者和發(fā)動機制造商不斷提高燃油噴射系統(tǒng)效率和改善燃燒過程，以此來降低發(fā)動機尾氣排放而不降低發(fā)動機性能和燃油經(jīng)濟性。柴油燃燒依靠有效液體燃料的霧化，控制蒸發(fā)率和空氣燃料的混合，從而控制發(fā)動機排放水平和制動功率。燃燒過程中，燃料噴射的目的是將液體燃料分散成更小的液滴，增加蒸發(fā)燃油的表面積來提供氣態(tài)燃料進行燃燒。燃油在燃燒室的噴射質(zhì)量和混合分布決定了燃油燃燒的質(zhì)量?？諝饬鲃?、周圍介質(zhì)密度、噴射壓力和噴嘴結(jié)構(gòu)等因素決定噴嘴口內(nèi)的氣化程度，影響燃油的霧化率和噴射面積。

事實上，燃油注射和噴射霧化過程是非常復(fù)雜的，包括紊流和雙相流動的時間。因此，建立噴射模型非常具有挑戰(zhàn)性，特別是在靠近噴嘴的附近。真實的噴射霧化模型應(yīng)該包括在噴油器噴嘴內(nèi)和噴嘴外的兩相流動現(xiàn)象，在噴嘴內(nèi)部的燃油流動對噴射形成具有很重要的影響。研究顯示，噴油嘴內(nèi)的氣化影響噴射特性。

柴油機的燃燒過程本質(zhì)是通過燃料噴射的動態(tài)過程來控制的，對噴射過程的精確建模是建立柴油機中燃燒模型至關(guān)重要的部分。介紹了一種新的混合噴射模型，將耦合氣化引入到噴射子模型形成KHRT噴射模型。該全新模型在KIVA4 CFD代碼中執(zhí)行。這種新開發(fā)的噴射模型在定容燃燒室（CVCC）的非氣化和氣化噴射的試驗數(shù)據(jù)中得到廣泛驗證。試驗結(jié)果對燃料噴射的液體長度、噴射深度和噴射圖像進行了分析對比。模型也通過發(fā)動機燃燒特性，如缸內(nèi)壓力和放熱率來驗證。新的噴射模型能很好地捕捉發(fā)動機的噴射特性和燃燒特性。

刊名：Energy Conversion and Management（英）

刊期：2014年第77期

作者：Balaji Mohan et al

編譯：鮑闞