燃油靜電霧化和燃燒的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究.pdf

1、湍流噴霧燃燒廣泛應(yīng)用于各種軍用和民用動(dòng)力裝置中，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等。在液體燃料燃燒過程中，燃油霧化是其中的重要環(huán)節(jié)，直接影響液滴蒸發(fā)的快慢，從而影響燃燒的速度。因此，對(duì)湍流噴霧液滴霧化進(jìn)行研究有著十分重要的意義。噴霧靜電霧化技術(shù)有利于提高噴霧霧化質(zhì)量，創(chuàng)新性地將汽車燃油噴霧與靜電霧化的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合。本文對(duì)湍流噴霧霧化這一多相流問題進(jìn)行數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究。本文主要研究內(nèi)容分別如下:
　　基于大渦模擬（LargeEddySim

2、ulation，LES）方法，在LES-FDF模型的基礎(chǔ)上，采用KH-RT液滴破碎模型，充分考慮到霧化過程的隨機(jī)性和瞬態(tài)性特點(diǎn)，并考慮靜電作用對(duì)霧化過程的影響。將上述方法結(jié)合，建立完整的數(shù)學(xué)模型。
　　設(shè)計(jì)了針式電極高壓靜電充電系統(tǒng)，通過電極形成高壓靜電場，使燃油噴霧有效地電暈帶電從而形成荷電液滴。搭建了燃油靜電噴霧燃燒試驗(yàn)臺(tái)，在燃油噴霧燃燒時(shí)，利用溫度測量系統(tǒng)，對(duì)燃燒室內(nèi)溫度場進(jìn)行了測量;利用汽車尾氣儀對(duì)燃油噴霧燃燒氣體產(chǎn)物組分

3、進(jìn)行測量。采用激光粒度分析儀分析了非荷電與荷電燃油噴霧兩種不同工況下不同位置液滴粒徑分布情況。研究發(fā)現(xiàn)，靜電作用有利于獲得更好的燃油燃燒與排放特性，也有得于獲得更好霧化質(zhì)量的燃油噴霧。
　　開發(fā)和調(diào)試了相應(yīng)的計(jì)算程序，將建立的LES-FDF模型用于圓形管道內(nèi)湍流噴霧霧化過程的數(shù)值模擬，對(duì)湍流噴霧液滴的運(yùn)動(dòng)和霧化進(jìn)行研究。將計(jì)算得到的粒徑分布結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，取得了較好的一致性。對(duì)靜電霧化過程的數(shù)值模擬表明，靜電霧化能得到更好的霧