基于三維大渦流仿真模型的高壓柴油噴射環(huán)境和密度對氣體運動影響研究

采用三維數(shù)值模擬仿真工具分析非蒸發(fā)超高壓噴霧所產(chǎn)生的氣體運動。基于歐拉-拉格朗日方法，在不同的噴射壓力和環(huán)境密度下研究燃料-空氣的混合物。利用大渦流仿真（LES）湍流模型，采用主分裂方法來模擬兩相流，并采用免費代碼Open FOAM研究噴射壓力和周圍環(huán)境密度對氣體運動的影響。該方法的準確性高度依賴于建模網(wǎng)格的大小，因此對網(wǎng)格的獨立性進行了分析，找到用于建模的最佳網(wǎng)格。針對不同的噴射壓力和環(huán)境密度，提出了射流穿透深度、氣體壓力、軸向速度等值線、噴霧邊界法向速度矢量和混合物體積分數(shù)的三維圖。

為了評估LES方法模擬在高壓噴射室中氣體運動的能力，將得到的結(jié)果與實際的試驗數(shù)據(jù)相比較。此外，還將氣體的噴霧特性和誘導氣體運動速度與試驗數(shù)據(jù)相比較，以分析在噴霧器周圍氣體的運動隨時間的變化情況。噴霧器噴出氣體的速度場可以分為3個不同的區(qū)域：準靜態(tài)區(qū)、氣體回流區(qū)、頭部渦流區(qū)。在這些區(qū)域，受噴霧器油嘴尖端速度影響的氣體運動是不同的，提出了噴霧液體積分數(shù)的三維圖和氣體速度矢量。比較結(jié)果表明，數(shù)值仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)顯示了良好的一致性?？梢缘贸?，LES方法在超高壓噴射時完全能夠再現(xiàn)氣體的湍流結(jié)構(gòu)。

刊名：J Braz.Soc.Mech. Sci.Eng.（英）

刊期：2015年第37期

作者：Mahdi Yousefifard et al

編譯：孫堅