采用非预混合燃烧和燃油雾化模型对柴油机缸内状态的仿真评估

采用非预混合燃烧和燃油雾化模型对柴油机缸内状态的仿真评估

CFD分析为轻型柴油机缸内状态和燃烧过程的研究提供了重要借鉴，很大程度上弥补了通过发动机排放测量获得排放数据的局限性。为了仿真的准确性，选取物理模型的精确性和鲁棒性至关重要。本文研究的目的是利用FLUENT仿真平台，选取非预混合燃烧模型和燃油雾化模型对柴油机缸内状态进行仿真评估。仿真样机为压缩比18.2、排量0.5L的轻型柴油机，发动机转速固定在1600r/min，进气压力为0.104MPa，进气温度为313K，使用六孔喷油器，每循环预喷量0.52mg，主喷量25mg，主喷时刻在上止点前6°到上止点后2°之间变动。

对比仿真结果与试验结果，在各个试验工况下缸压曲线和放热率曲线都有很好的吻合。仿真过程采用360°网格进行计算，可以很好地保证缸内状态验证的准确性，同时也保证了较短的计算时间和较低的资源消耗。用非预混合燃烧模型对缸内燃烧过程进行计算时，采用概率分布的统计方法，可以保证很高的计算效率，且不必使用各反应的动量方程，大大缩短了计算时间，仿真计算得到的放热率和缸压曲线与实际测量所得数据误差不超过10%。尽管仿真计算得到的相对预喷的滞燃期比试验结果提前7°～10°，但相对主喷的着火落后时间却与试验结果一致。对于不同喷油起始时刻引起的碳烟和NOx排放的变化，该仿真过程也能进行准确的计算。

本研究的结果对于缩短开发时间及降低科研费用有重要意义。例如，研究新型燃烧室和控制策略对发动机性能的影响可以通过本文论述的方法进行评估，从而大大降低开发成本。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2012年第90期

作者：Harun Mohamed Ismail et al

编译：韩晓梅