多組分燃料單液滴蒸發(fā)過程的實(shí)驗(yàn)及模擬研究.pdf

1、隨著能源問題以及汽車有害排放物問題的日益突出，人們對內(nèi)燃機(jī)工作過程提出了更為嚴(yán)苛的要求。為了從源頭上改善內(nèi)燃機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性以及控制有害排放物的生成，內(nèi)燃機(jī)研究者不斷探索新的燃燒方式，對缸內(nèi)燃燒過程進(jìn)行了大量的研究。燃油液滴的蒸發(fā)過程以及燃油蒸氣在缸內(nèi)的空間分布是組織新型燃燒過程的關(guān)鍵。所以有必要對多組分燃油液滴蒸發(fā)特性進(jìn)行相應(yīng)的研究。
　　本文以開源程序庫OpenFOAM為開發(fā)平臺，采用VOF自由表面捕捉方法對液滴蒸發(fā)過程中的氣液

2、界面進(jìn)行跟蹤。對氣、液相組分方程中對流項(xiàng)和擴(kuò)散項(xiàng)的離散過程進(jìn)行了修正，實(shí)現(xiàn)了VOF方法和氣、液相組分守恒方程的耦合。同時(shí)針對氣液界面蒸氣組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不連續(xù)的問題，提出了基于界面法向方向的氣液界面組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度計(jì)算方法。在菲克擴(kuò)散定律的基礎(chǔ)上，考慮界面斯蒂芬流對界面?zhèn)髻|(zhì)的影響，建立氣液界面?zhèn)髻|(zhì)計(jì)算模型。并通過與VOF兩相流方法耦合，得到基于VOF方法的燃油液滴蒸發(fā)數(shù)學(xué)模型。
　　應(yīng)用高速攝影對燃油液滴蒸發(fā)過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，利用熱

3、電偶絲作為試驗(yàn)中的懸掛裝置，實(shí)現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)和液滴內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)同步采集。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，環(huán)境溫度越高，蒸發(fā)越快，液滴存在時(shí)間越短。在雙組分液滴蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)研究中，丁醇組分含量越高，液滴升溫過程越慢，液滴兩階段蒸發(fā)過程越明顯。
　　本文首先利用正十二烷單組分液滴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對液滴蒸發(fā)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。然后研究了熱電偶絲對液滴蒸發(fā)過程的影響。結(jié)果表明，熱電偶絲的導(dǎo)熱效應(yīng)能夠顯著增大液滴平衡溫度，加速液滴蒸發(fā)過程。當(dāng)液滴表面與熱電偶節(jié)點(diǎn)表面接觸后，