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科学通报 2007年第5期52卷 602-607页

作者：张辉亚张煜盛肖合林徐波华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074

燃油喷雾是直喷式发动机燃烧的关键过程,喷雾模拟的精度决定了燃烧计算的可靠性.然而,在KIVA和商业CFD代码中,传统喷雾模拟技术对网格精度非常敏感.因而,预测的发动机性能和排放依赖于计算网格.导致这个问题的两个主要原因是液滴碰撞算... 详细信息

燃油喷雾是直喷式发动机燃烧的关键过程,喷雾模拟的精度决定了燃烧计算的可靠性.然而,在KIVA和商业CFD代码中,传统喷雾模拟技术对网格精度非常敏感.因而,预测的发动机性能和排放依赖于计算网格.导致这个问题的两个主要原因是液滴碰撞算法和气液相间耦合.为了提高喷雾模拟精度,采用交错网格液滴碰撞(CMC)算法和气相速度插值算法对原始KIVA代码进行了修正.在定容燃烧室和直喷式柴油机条件下,分别从喷雾结构、预测平均液滴尺寸和喷雾贯穿距三个方面检验了改进KIVA代码对喷雾模拟精度的改善.结果表明,网格依赖性显著降低.通过这些改进,喷雾结构的失真现象消失.在定容燃烧室计算中,预测的平均液滴尺寸的不确定性从30μm减小到5μm;在发动机模拟中,这种不确定性进一步减小到2μm.在中等和精细网格条件下,发动机模拟预测的喷雾贯穿距也获得了较好的一致性.

关键词：液滴碰撞算法气液相间耦合喷雾模拟精度喷雾结构平均液滴尺寸喷雾贯穿距

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Algorithms for improving accuracy of spray simulation

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Chinese Science Bulletin 2007年第8期52卷 1129-1135页

作者： ZHANG HuiYa ZHANG YuSheng XIAO HeLin XU Bo Faculty of Energy and Power Engineering Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China

Fuel spray is the pivotal process of direct injection engine *** accuracy of spray simula- tion determines the reliability of combustion ***,the traditional techniques of spray simulation in KIVA and commercial CFD codes are very susceptible to grid *** a conse- quence,predicted engine performance and emission can depend on the computational *** two main causes of this problem are the droplet collision algorithm and coupling between gas and liquid *** order to improve the accuracy of spray simulation,the original KIVA code is modified using the cross mesh droplet collision(CMC)algorithm and gas phase velocity interpolation *** the constant volume apparatus and *** engine,the improvements of the modified KIVA code in spray simulation accuracy are checked from spray structure,predicted average drop size and spray tip penetration,*** results show a dramatic decrease in grid *** these changes,the distorted phenomenon of spray structure is *** uncertainty in predicted aver- age drop size is reduced from 30 to 5μm in constant volume apparatus calculation,and the uncertainty is further reduced to 2μm in an engine *** predicted spray tip penetrations in engine simulation also have better consistency in medium and fine meshes.

关键词：喷射喷嘴模拟精度液滴碰撞算法气液相耦合

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