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燃料油膜蒸发的热重分析法研究

科学通报 2006年第11期51卷 1353-1358页

作者：胡宗杰李理光于水上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200030 同济大学汽车学院上海201804

为深入理解不同壁面温度下的燃料油膜蒸发特性,对热重分析法和石油产品馏程测定法进行了比较．采用热重分析法在不同气氛流量和不同升温速率下,研究了不同初始厚度的90#汽油、93#汽油和0#柴油油膜的蒸发特性,分析了加热速率、油膜厚度... 详细信息

为深入理解不同壁面温度下的燃料油膜蒸发特性,对热重分析法和石油产品馏程测定法进行了比较．采用热重分析法在不同气氛流量和不同升温速率下,研究了不同初始厚度的90#汽油、93#汽油和0#柴油油膜的蒸发特性,分析了加热速率、油膜厚度和气氛流量等对油膜蒸发的影响．结果表明,燃料在热重分析仪中所处的状态和环境接近内燃机中油膜的实际情况,所得结果可用于分析发动机内燃料油膜的蒸发规律;热重分析仪能用来模拟影响油膜蒸发的主要因素,可以对加热速率和油膜厚度等影响因素进行定量的基础研究;要实现油膜较快地完全蒸发,首先要有足够高的壁面温度;提高升温速率和减小油膜厚度将缩短油膜蒸发时间;强烈的气流运动对加快油膜蒸发非常重要．加热速率为100℃／min时所得的结果,对研究柴油机冷起动和暖机工况下的油膜蒸发很有参考价值;在快速蒸发过程中,分子间强烈的相互作用使多组分互溶性混合物的蒸发并不严格按照各组分的沸点从低到高依次进行,高沸点组分会在未达到其沸点之前就已挥发;对0#柴油,若壁面温度达到250℃,着壁油膜即能充分蒸发．

关键词：热重分析法油膜蒸发壁面温度

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内燃机中喷雾碰壁及油膜蒸发的数值模拟研究

内燃机中喷雾碰壁及油膜蒸发的数值模拟研究

作者：冯倩大连理工大学

学位级别：硕士

内燃机中不可避免地会发生喷雾碰壁及附壁油膜现象。在进气道喷射汽油机冷启动时期,由于喷射压力和壁面温度较低,使得喷雾雾化不充分。这些不能充分蒸发的燃油会落到进气道壁面及进气阀背部,产生油膜沉积。对于小缸径的缸内直喷汽油机,... 详细信息

内燃机中不可避免地会发生喷雾碰壁及附壁油膜现象。在进气道喷射汽油机冷启动时期,由于喷射压力和壁面温度较低,使得喷雾雾化不充分。这些不能充分蒸发的燃油会落到进气道壁面及进气阀背部,产生油膜沉积。对于小缸径的缸内直喷汽油机,喷嘴与壁面距离较近,喷雾颗粒与空气混合时间短,在活塞表面及气缸套上也容易产生附壁油膜。这些未蒸发的液态油膜不仅会影响混合气的形成,也会使HC排放增加。随着CFD流体仿真软件的快速发展,实现了对缸内工作过程的多维数值模拟计算,为探究缸内复杂湍流运动提供了可能。本文基于Fluent软件,利用以欧拉-拉格朗日为基础的DPM方法,建立了喷雾碰壁及油膜蒸发模型,研究了影响附壁油膜蒸发的因素,主要内容包括：根据文献中的实验条件,首先建立了低压单孔的喷雾碰壁及油膜蒸发模型,并将喷油结束后14ms时刻的油膜厚度和不同时刻油膜面积的变化与实验数据进行了对比。数值结果与实验值吻合良好,验证了模型的可靠性。在此模型基础上分析了各种因素对油膜蒸发的影响,包括喷射高度,喷油脉宽,喷射角度,喷射压力,壁面温度和空气流速等,总结了油膜厚度,附壁油膜质量比率和燃油蒸汽质量比率的变化规律。其次研究了缸内直喷汽油机背景下的高压多孔喷雾,并分析附壁油膜的形成及蒸发情况。根据实验条件,建立了定容弹模型,与实验结果中的贯穿距数据和喷雾碰壁形态作了对比,进而分析了喷射压力、壁面温度和环境背压对蒸发量的影响。最后加入活塞运动,模拟发动机压缩行程后期的喷油情况。通过改变喷油定时及喷射压力,分析附壁油膜质量和蒸发量的变化。通过建立汽油机工作条件下的壁面油膜模型,并分析影响附壁油膜蒸发的各种因素,为喷雾的优化及附壁油膜比率的降低,减少HC的排放提供了理论依据。

关键词：汽油机 DPM 油膜蒸发动网格

高压柴油喷雾撞壁特性及附壁油膜蒸发传热规律研究

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高压柴油喷雾撞壁特性及附壁油膜蒸发传热规律研究

作者：王英达华中科技大学

学位级别：硕士

喷雾撞壁是高功率密度发动机中的普遍现象,涉及复杂的流动、相变及传热过程。本文以高壁面温度环境为切入点,系统研究了湿壁模式、壁面温度以及喷油压力等参数对高压柴油喷射撞壁发展特性及其油膜蒸发传热规律,研究结果可为高强化发动... 详细信息

喷雾撞壁是高功率密度发动机中的普遍现象,涉及复杂的流动、相变及传热过程。本文以高壁面温度环境为切入点,系统研究了湿壁模式、壁面温度以及喷油压力等参数对高压柴油喷射撞壁发展特性及其油膜蒸发传热规律,研究结果可为高强化发动机燃烧系统优化设计提供理论依据。首先,基于定容燃烧弹试验台架,设计了可变距离、可控温度、可测热流的壁面装置,完成了高壁面温度下喷雾撞壁可视化试验;同时基于CONVERGE软件,建立适用于高壁温条件的喷雾撞壁过程仿真模型,完善了喷雾射流与模拟壁面之间的共轭传热模型,并利用试验测量数据对仿真模型进行标定。其次,研究湿壁模式对喷雾撞壁特性及壁面传热规律影响。试验及仿真结果表面表明:随着湿壁程度降低,喷雾在自由射流阶段与环境气体卷吸和换热更充分,撞壁时液滴平均粒径减小,撞壁速度下降;气相燃油比例增大;高壁面温度下附壁油膜厚度和面积减小,壁面热流密度减小,壁面热流到达峰值的时刻逐渐延后。再次,研究壁面温度喷雾撞壁特性及壁面传热规律影响,结果表明:在随着壁面温度升高,油膜蒸发率提高,气相燃油比例增大;附壁油膜厚度及质量减小;传热方向逐渐从冷却放热转变为蒸发吸热,高壁面温度下壁面热流由壁面向附壁油膜传递,壁面热流波动性增大,附壁油膜受热快速蒸发。最后,研究喷油压力对喷雾撞壁特性及壁面传热规律影响。结果表明:随着喷油压力升高,喷雾撞壁速度增大,液相喷雾质量减小,附壁油膜质量下降,壁面热流密度逐渐减小,高壁面温度下喷雾压力对壁面油膜质量影响较为显著。

关键词：喷雾撞壁油膜蒸发壁面传热定容弹数值模拟

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内燃机附壁油膜蒸发数值模拟

内燃机附壁油膜蒸发数值模拟

作者：许名扬大连理工大学

学位级别：硕士

作为内燃机工作的核心,喷雾燃烧过程的优劣决定了内燃机的热效率以及排放。喷雾碰壁以及附壁油膜的形成作为内燃机喷雾过程中不可避免的一种现象,对内燃机的性能及排放有着非常重要的影响。附壁油膜的产生,直接影响混合气形成的优劣,并... 详细信息

作为内燃机工作的核心,喷雾燃烧过程的优劣决定了内燃机的热效率以及排放。喷雾碰壁以及附壁油膜的形成作为内燃机喷雾过程中不可避免的一种现象,对内燃机的性能及排放有着非常重要的影响。附壁油膜的产生,直接影响混合气形成的优劣,并且研究表明附壁油膜的存在是未燃碳氢排放的重要原因。本文以气泡动力学为基础,首先对附壁油膜气液两相流中的气泡动力学特性以及传热传质特性进行了分析。应用数值方法,对以内燃机工况为代表下的附壁油膜蒸发问题的机理进行了研究。以VOF方法为基础结合自适应局部网格加密技术捕捉气液两相界面变化。应用自定义函数(UDF)建立了附壁油膜蒸发传热传质模型,模拟油膜内气泡生长过程。利用VOF模型模拟热壁面上的油膜的蒸发,通过气泡核化与演变的过程模拟,对油膜蒸发的影响因素进行了分析。根据查阅文献中的热壁面上单个空穴气泡生成的实验条件与数据,应用建立的数值蒸发模型进行相关模拟,并将气泡的生成速度和气泡尺寸与实验数据进行了对比分析,发现数值计算结果有着很好的适应性与可行性。通过参考内燃机气缸内部的实际工况作为条件,对以正庚烷为工质的油膜蒸发情况进行了分析,考虑变化的温度及压力对物性参数的影响,以壁面温度、液面高度等变化为主探讨了热壁面条件下表面张力、重力、粘性以及相变对沸腾蒸发传热的综合影响。最后,参考内燃机附壁油膜在实际工况中的尺寸,对微米级的油膜蒸发进行了数值模拟,更详细的分析了沸腾相变传热过程,更深入的探讨了沸腾蒸发的相变机理。

关键词：气泡动力学沸腾相变传热油膜蒸发

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柴油机燃烧室壁面上油膜蒸发的试验研究

安徽工学院学报 1995年第4期14卷 98-103页

作者：景和平梅宁李华军安徽工学院合肥230069 青岛海洋大学

研制出一套用于研究柴油机燃烧室壁上油膜蒸发过程的模拟试验装置.利用该试验装置,测量出了热壁面上油膜蒸发过程.研究了壁面温度、气流运动和气流温度对油膜蒸发过程的影响.根据由试验结果得出的经验模型.给出了油膜蒸发速率和壁面热... 详细信息

研制出一套用于研究柴油机燃烧室壁上油膜蒸发过程的模拟试验装置.利用该试验装置,测量出了热壁面上油膜蒸发过程.研究了壁面温度、气流运动和气流温度对油膜蒸发过程的影响.根据由试验结果得出的经验模型.给出了油膜蒸发速率和壁面热流密度的一般表达.

关键词：油膜蒸发壁面温度蒸发速率柴油机燃烧室

负阀重叠早喷模式HCCI燃烧数学模型与计算分析

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内燃机工程 2012年第4期33卷 1-8页

作者：桂勇邓康耀石磊上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200240

针对早喷模式中的排气上止点燃油喷射(ETCI)模式,综合广安博之模型、Bai模型的优点加以改进,并将空间均质燃烧与油膜蒸发燃烧相耦合,建立了一种新型的基于喷雾、燃油附壁、油膜蒸发、燃烧等一系列过程适用于缸内早喷模式的数学模型。利... 详细信息

针对早喷模式中的排气上止点燃油喷射(ETCI)模式,综合广安博之模型、Bai模型的优点加以改进,并将空间均质燃烧与油膜蒸发燃烧相耦合,建立了一种新型的基于喷雾、燃油附壁、油膜蒸发、燃烧等一系列过程适用于缸内早喷模式的数学模型。利用该模型对135单缸柴油机ETCI燃烧模式进行校核计算,并通过试验验证进一步对燃烧过程中的工况参数及调节参数进行了研究。研究结果表明:在ETCI模式下,存在部分油膜附壁,油膜的蒸发主要与缸内的气体温度与壁温有关,且存在明显的两阶段加热过程。累积放热率与排气门关闭时刻和壁温基本呈线性关系,排气门关闭时刻提前10°CA,累积放热率上升约6%;壁温升高50K,累积放热率上升4%。增压压力升高,累积放热率降低,增压压力越大,累积放热率降低的幅度越小。

关键词：内燃机均质充量压燃排气上止点燃油喷射负阀重叠缸内早喷油膜蒸发