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燃油喷雾初始破碎及二次雾化机理的研究

内燃机学报 2009年第2期27卷 128-133页

作者：魏明锐沃傲波文华武汉理工大学汽车工程学院湖北武汉430070 华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 南昌大学机电工程学院江西南昌330031

基于大涡模拟LES(large eddy simulation)理论和VOF(Volume of Fluid)方法,考察了燃油喷雾初始时刻即时间尺度为微秒级的液柱破碎过程,分析了初始破碎的机理,给出了该时间尺度下液柱初始破碎过程的模型;通过对一特定条件下的柴油机喷油... 详细信息

基于大涡模拟LES(large eddy simulation)理论和VOF(Volume of Fluid)方法,考察了燃油喷雾初始时刻即时间尺度为微秒级的液柱破碎过程,分析了初始破碎的机理,给出了该时间尺度下液柱初始破碎过程的模型;通过对一特定条件下的柴油机喷油器的建模和喷雾过程的大涡数值模拟,获得了液柱初始时刻"伞状头部"的喷雾形态,所得计算结果与相应的试验数据符合较好;数值模拟还直观地展现了液滴背风RT破碎、哑铃型破碎以及液滴的聚集融合等液滴的二次雾化过程。同时,也说明了大涡模拟这种准直接数值方法较之DDM(discrete droplets model)方法所具有的优势和潜力。

关键词：雾化机理二次雾化大涡模拟 VOF

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基于蒙特卡洛方法的碳烟生长过程数值模拟

汽车工程 2016年第1期38卷 15-21页

作者：车威魏明锐李松武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070 武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心武汉430070 黄淮学院电子科学与工程系驻马店463000

基于弹射凝聚模型构建碳烟颗粒间碰撞的物理模型,采用蒙特卡洛方法构建碳烟颗粒凝聚和表面生长的数学模型并进行数值模拟。引入分形维数、包容半径和凝聚体体积来描述凝聚体分形生长特征,分析表面生长过程对这些参量的影响。对比了不同... 详细信息

基于弹射凝聚模型构建碳烟颗粒间碰撞的物理模型,采用蒙特卡洛方法构建碳烟颗粒凝聚和表面生长的数学模型并进行数值模拟。引入分形维数、包容半径和凝聚体体积来描述凝聚体分形生长特征,分析表面生长过程对这些参量的影响。对比了不同环境压力和温度对碰撞频率、粒径增长率和分形维数的影响。最后通过枝接过程的模拟,获得了链状凝聚体的形貌特征,并与真实的碳烟照片进行对比,结果表明,枝接过程模拟出的碳烟结构更接近于尾气中真实的链状碳烟形貌。

关键词：碳烟颗粒弹射凝聚蒙特卡洛方法分形维数

二甲醚/液化石油气双燃料液滴蒸发特性的数值研究

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内燃机工程 2014年第1期35卷 92-98页

作者：魏明锐余小梅颜伏伍宁超成郑丽武汉理工大学汽车工程学院武汉430070

以单一组分液滴在静止环境中的蒸发模型为基础,建立多组分液滴蒸发的折算数学模型,并以二甲醚(DME)/液化石油气(LPG)双燃料液滴作为研究对象,对其亚临界蒸发过程进行了详细的模拟研究。获得了各组分在不同环境温度和环境压力下液滴蒸发... 详细信息

以单一组分液滴在静止环境中的蒸发模型为基础,建立多组分液滴蒸发的折算数学模型,并以二甲醚(DME)/液化石油气(LPG)双燃料液滴作为研究对象,对其亚临界蒸发过程进行了详细的模拟研究。获得了各组分在不同环境温度和环境压力下液滴蒸发的湿球温度,以及组分摩尔分数变化时双组分液滴湿球温度的变化情况。考察了液滴中组分的初始摩尔分数、液滴初始温度、环境温度和压力及混合规则对蒸发过程的影响,结果表明:相同环境条件下,混合物的湿球温度随DME摩尔分数的增大而升高;液滴初始质量相同时,DME初始摩尔分数越大,蒸发的时间越长;初始质量及组分初始浓度一样的多组分液滴,初始温度越接近湿球温度,蒸发时间越短;环境压力越高,液滴湿球温度越高,气体混合物扩散系数越小,液滴生存期内加热期所占的比例明显增加,蒸发时间较长;使用混合规则二,蒸发时间较长。

关键词：内燃机二甲醚液化石油气多组分液滴蒸发混合规则

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低沸点燃料内气泡生长简化模型的建立

内燃机学报 2012年第5期30卷 429-434页

作者：刘元魏明锐颜伏伍许伟康余小梅武汉理工大学汽车工程学院湖北武汉430070

基于对过热液体内气泡生长的一维数值模型的研究,根据气泡表面的热边界层内温度分布的定性分析,构建了一个简化的气泡生长模型.分别利用过热水中气泡生长的试验数据和二甲醚(DME)一维气泡生长模型的计算数据对模型的有效性进行了验证,... 详细信息

基于对过热液体内气泡生长的一维数值模型的研究,根据气泡表面的热边界层内温度分布的定性分析,构建了一个简化的气泡生长模型.分别利用过热水中气泡生长的试验数据和二甲醚(DME)一维气泡生长模型的计算数据对模型的有效性进行了验证,结果表明,简化的气泡生长模型不仅保持了一维气泡生长模型的准确性,还大大降低了计算成本.利用该模型对二甲醚在过热条件下的气泡生长过程进行了数值模拟,结果表明,在表面张力控制阶段,气泡生长主要受表面张力的影响,在传热控制阶段,气泡生长主要受热扩散系数的影响,而在过渡阶段,气泡生长则同时受表面张力和热扩散系数的影响.

关键词：蒸发气泡生长数值模拟边界层

二冲程汽油机分层进气系统数值模拟及试验研究

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内燃机学报 2003年第6期21卷 395-400页

作者：魏明锐刘永长文华张煜盛华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

简述了二冲程汽油机分层进气系统的工作原理,并对分层进气过程进行了三维瞬态模拟计算,其计算所需的边界条件通过对发动机进气过程进行一维模拟计算而获得。同时,对分层进气系统进行了实机台架试验。试验结果表明:发动机外特性最低油耗... 详细信息

简述了二冲程汽油机分层进气系统的工作原理,并对分层进气过程进行了三维瞬态模拟计算,其计算所需的边界条件通过对发动机进气过程进行一维模拟计算而获得。同时,对分层进气系统进行了实机台架试验。试验结果表明:发动机外特性最低油耗率为348 0g/(kW·h),在整个外特性上平均油耗下降了25 5%。

关键词：分层进气数值模拟二冲程汽油机工作原理

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二甲醚和柴油喷雾特性的数值模拟分析

内燃机学报 2003年第4期21卷 199-204页

作者：文华刘永长魏明锐张煜盛华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

在定容室内对二甲醚和柴油的喷雾特性进行了数值模拟,研究了计算网格、破碎模型和环境条件对喷雾特性的影响,比较了二甲醚和柴油的喷雾特性,并与实验值进行了比较。研究结果表明:二甲醚的喷雾贯穿距和索特平均半径(SMR)比柴油小,受蒸发... 详细信息

在定容室内对二甲醚和柴油的喷雾特性进行了数值模拟,研究了计算网格、破碎模型和环境条件对喷雾特性的影响,比较了二甲醚和柴油的喷雾特性,并与实验值进行了比较。研究结果表明:二甲醚的喷雾贯穿距和索特平均半径(SMR)比柴油小,受蒸发的影响比柴油大。

关键词：二甲醚柴油喷雾特性数值模拟计算网格破碎模型发动机

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基于喷孔两相流场的柴油一次雾化模型

工程热物理学报 2008年第6期29卷 1069-1073页

作者：文华姜水生魏明锐南昌大学机电工程学院江西南昌330031 华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

建立了一个基于喷孔两相流场的柴油一次雾化模型,根据喷孔出口气液两相分布的特点,将射流分为空穴区和液体区,两个区表现不同的雾化作用。从能量守恒的角度,描述了两区中由空穴溃灭和湍流扰动合成的总破碎能转化为破碎液滴的表面能和径... 详细信息

建立了一个基于喷孔两相流场的柴油一次雾化模型,根据喷孔出口气液两相分布的特点,将射流分为空穴区和液体区,两个区表现不同的雾化作用。从能量守恒的角度,描述了两区中由空穴溃灭和湍流扰动合成的总破碎能转化为破碎液滴的表面能和径向动能的一次雾化过程。模型运用于KIVA程序中,并用于轴对称和非轴对称两种喷孔的喷雾模拟,在与Hiroyasu喷雾特性经验公式的比较中得到初步验证,并模拟出非轴对称喷孔喷雾的非轴对称结构。

关键词：雾化模型柴油两相流

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基于过渡态理论的碳烟成核过程中萘生长路径

内燃机学报 2018年第5期36卷 455-462页

作者：张婷婷魏明锐郭冠伦武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室湖北武汉430070 武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心湖北武汉430070

采用G3(MP2,CC)方法计算了添加C_2H_2、C_2 H_3和C_4H_4使苯基(C6H5)生长到萘(C10H8)(分别为C_2H_2-路径、C_2 H_3-路径和C_4H_4-路径)以及C5H5和C_5H_4反应生成萘和甘菊环(C10H8)(C_5H_4-路径)的详细多环芳香烃(PAH)生长路径,比较了4个路径的入口势垒和最大反应势垒,考察了反应位点对脱氢和C_2H_2添加反应的影响以及氢原子的存在对脱氢反应的影响,计算了以Arrhenius形式表达的反应速率常数.结果表明:C_5H_4-路径入口势垒极低,即C_5H_5极易与C_5H_4发生反应.与C_2H_2和C_2 H_3相比,C_4H_4更容易与苯基发生反应.C_2 H_3-路径和C_4H_4-路径中所有子路径的限速步骤均为顺反异构化反应.反应位点对有氢原子参与的脱氢反应影响不大,对C_2H_2添加反应影响较大.此外,有氢原子参与的脱氢反应比直接脱氢反应更容易发生.

关键词：多环芳香烃生长路径萘甘菊环反应速率常数

甲烷内部重整的固体氧化物燃料电池三维多物理场数值模拟

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汽车安全与节能学报 2021年第2期12卷 243-250页

作者：陈宇瑶魏明锐武汉理工大学汽车工程学院武汉430070

为了研究以预重整甲烷为燃料的固体氧化物燃料电池(SOFC)的性能以及内部参数的分布规律,基于有限元模拟软件COMSOL Multiphysics,采用甲烷在电池内部直接重整的方法,建立了阳极支撑型平板SOFC的数值模型。该模型耦合了电池内部的传热传... 详细信息

为了研究以预重整甲烷为燃料的固体氧化物燃料电池(SOFC)的性能以及内部参数的分布规律,基于有限元模拟软件COMSOL Multiphysics,采用甲烷在电池内部直接重整的方法,建立了阳极支撑型平板SOFC的数值模型。该模型耦合了电池内部的传热传质、动量传输、电荷传输以及化学反应的控制方程。结果表明:工作电压下降会导致电流密度的升高,阳极功能层与电解质界面的电流密度主要受到氧气扩散速率的限制;甲烷的蒸汽重整反应会强烈吸热,有利于降低电池的温度梯度,提高电池寿命;使用甲烷作为燃料时会产生热力学积碳现象,特别是在燃料入口处附近可能会产生由于甲烷热分解而形成的积碳;降低电压,提高电流密度有利于抑制热力学积碳。

关键词：固体氧化物燃料电池(SOFC) 数值模拟甲烷重整传热传质热力学积碳