基于三维大涡流仿真模型的高压柴油喷射环境和密度对气体运动影响研究

基于三维大涡流仿真模型的高压柴油喷射环境和密度对气体运动影响研究

采用三维数值模拟仿真工具分析非蒸发超高压喷雾所产生的气体运动。基于欧拉-拉格朗日方法，在不同的喷射压力和环境密度下研究燃料-空气的混合物。利用大涡流仿真（LES）湍流模型，采用主分裂方法来模拟两相流，并采用免费代码Open FOAM研究喷射压力和周围环境密度对气体运动的影响。该方法的准确性高度依赖于建模网格的大小，因此对网格的独立性进行了分析，找到用于建模的最佳网格。针对不同的喷射压力和环境密度，提出了射流穿透深度、气体压力、轴向速度等值线、喷雾边界法向速度矢量和混合物体积分数的三维图。

为了评估LES方法模拟在高压喷射室中气体运动的能力，将得到的结果与实际的试验数据相比较。此外，还将气体的喷雾特性和诱导气体运动速度与试验数据相比较，以分析在喷雾器周围气体的运动随时间的变化情况。喷雾器喷出气体的速度场可以分为3个不同的区域：准静态区、气体回流区、头部涡流区。在这些区域，受喷雾器油嘴尖端速度影响的气体运动是不同的，提出了喷雾液体积分数的三维图和气体速度矢量。比较结果表明，数值仿真结果与试验数据显示了良好的一致性。可以得出，LES方法在超高压喷射时完全能够再现气体的湍流结构。

刊名：J Braz.Soc.Mech. Sci.Eng.（英）

刊期：2015年第37期

作者：Mahdi Yousefifard et al

编译：孙坚