采用非預混合燃燒和燃油霧化模型對柴油機缸內狀態的仿真評估

采用非預混合燃燒和燃油霧化模型對柴油機缸內狀態的仿真評估

CFD分析為輕型柴油機缸內狀態和燃燒過程的研究提供了重要借鑒，很大程度上彌補了通過發動機排放測量獲得排放數據的局限性。為了仿真的準確性，選取物理模型的精確性和魯棒性至關重要。本文研究的目的是利用FLUENT仿真平臺，選取非預混合燃燒模型和燃油霧化模型對柴油機缸內狀態進行仿真評估。仿真樣機為壓縮比18.2、排量0.5L的輕型柴油機，發動機轉速固定在1600r/min，進氣壓力為0.104MPa，進氣溫度為313K，使用六孔噴油器，每循環預噴量0.52mg，主噴量25mg，主噴時刻在上止點前6°到上止點后2°之間變動。

對比仿真結果與試驗結果，在各個試驗工況下缸壓曲線和放熱率曲線都有很好的吻合。仿真過程采用360°網格進行計算，可以很好地保證缸內狀態驗證的準確性，同時也保證了較短的計算時間和較低的資源消耗。用非預混合燃燒模型對缸內燃燒過程進行計算時，采用概率分布的統計方法，可以保證很高的計算效率，且不必使用各反應的動量方程，大大縮短了計算時間，仿真計算得到的放熱率和缸壓曲線與實際測量所得數據誤差不超過10%。盡管仿真計算得到的相對預噴的滯燃期比試驗結果提前7°～10°，但相對主噴的著火落后時間卻與試驗結果一致。對于不同噴油起始時刻引起的碳煙和NOx排放的變化，該仿真過程也能進行準確的計算。

本研究的結果對于縮短開發時間及降低科研費用有重要意義。例如，研究新型燃燒室和控制策略對發動機性能的影響可以通過本文論述的方法進行評估，從而大大降低開發成本。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2012年第90期

作者：Harun Mohamed Ismail et al

編譯：韓曉梅