生物柴油缸内喷雾特性的大涡模拟研究.pdf

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1、第3期2017年6月内燃机Int锄alCombustionEnginesNo．3Jun．2017生物柴油缸内喷雾特性的大涡模拟研究张旭，周红秀，赵凯凯(大连理工大学能源与动力学院，辽宁大连l16023)摘要：采用数值计算，结合动网格和大涡模拟的方法，对柴油和生物柴油的缸内喷雾特性进行了研究。喷雾模型经过验证，与相关的实验研究结果较为符合，且大涡模拟能很好地捕捉喷雾场中随机的复杂三维涡团结构和空气卷吸现象。研究在不同喷油压力和喷孔直径下对比了柴油和生物柴油喷雾的贯穿距离和索特平均直径。结果表明，生物柴油喷雾具有更长的贯穿距离和更大

2、的索特平均直径，显示了生物柴油相对较差的雾化和蒸发特性，而采用高压小孔喷油可以显著改善生物柴油雾化特性。关键词：大涡模拟；缸内喷雾；生物柴油；喷雾特性中图分类号：TK421文献标识码：B文章编号：1000—6494(2017)03—0001—06LargeEddySimulationonUleSprayCharacteristicsofBiodieselFuelinaCombustionChamberZHANGXu，ZHOUHongxiu，ZHA0Kaikai(Sch00l0fEnergyandPowerEngineering，

3、DalianUniVersityofTechnology，DaliaJl116023)Abstract：Anumericalstudywasped'0瑚edtoinvestigatethespmycharacte五sticsofdieselandbiodieselfuelinacombustlonchaIIlberusingdynamicmeshaJldlargeeddysimulation(LES)．Thespmymodelshavebeenevaluatedtoshowgoodagreementwithexperimenta

4、lresultsf而mliterature．LESsuccessfully0btainedthethreedimensionalstochasticturbulenteddystmcturesandairentrainmentaroundthespray．Undervariousinjectionpressuresandnozzledi锄eters，boththespmytippenetrationandSautermeandiameter(SMD)werecomparedbetweendieselandbiodieselspr

5、ay．Resultsshowthatbiodieselspraygenemteslongerspraytippenet珀上ionwithlargerSMD，whichsuggestaworseatomizationandv印orizationquality．Usingcombinedmethodsofultra—highinjectionpressureandsmallnozzlediameter，theatomizationcanbegreatlyimpmved．Keywords：largeeddysimulation；fue

6、linjectionincombustionchamber；biodieselfuel；spmycharacteristics0前言随着世界范围内车辆动力柴油机化趋势加快，未来对柴油的需求量会不断增大。生物柴油作为一种以油料作物、工程微藻、动物油脂和废餐饮油等为原料，通过酯交换工艺得到的新型可再生燃料，来源广泛，着火性能好，碳烟排放少，能很大程度地降低cO，C0：，Hc，PM，sO。“捌的排放，其中cO排放降低29．08％，碳烟排放降低约基金项目：中央高校基本科研业务费专项项目(DuTl6QY46)；大学生创新创业训练计划资助(

7、2016101410854)作者简介：张旭(1996一)，男，江苏泰州人，本科，主要研究方向为内燃机性能。收稿日期：2017—03—3043．1％，HC排放降低24．58％。生物柴油的理化特性与柴油的最为相近，可以直接应用到压燃式发动机上而无需结构调整。因而生物柴油是一种优良的柴油替代燃料，对于解决目前严重的环境污染和资源短缺问题有着积极的作用。传统压燃式发动机的燃烧过程以扩散燃烧为主，燃油喷射直接影响缸内气体流动以及流场分布，对混合气形成和燃烧过程起着决定性作用，因此良好的雾化对实现柴油机的高效低污染燃烧具有重要意义。近些年来

8、，计算机的发展和CFD技术的应用使得采用数值模拟的方法研究及优化柴油机缸内喷雾十分高效便捷，可以极大地弥补实验的不足。燃油的喷雾特性包括喷雾贯穿距离、喷雾锥角、破裂长度和雾化微滴的尺寸分布等。生物柴油内燃机2017年6月的理化特性与柴油的有所不同。研究表明生物柴