基于條件矩封閉模型仿真分析的重型柴油機(jī)碳煙形成

將多維條件矩封閉燃燒模型與二方程碳煙模型相結(jié)合，對(duì)柴油機(jī)缸內(nèi)碳煙的形成進(jìn)行仿真研究，并在可視單缸共軌柴油機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證仿真結(jié)果。共設(shè)置5組試驗(yàn)方案：2組不同滯燃期的高溫方案、2組不同起噴時(shí)刻的低溫方案和1組設(shè)置為多次噴射的低溫方案。仿真與試驗(yàn)的對(duì)比內(nèi)容包括燃料著火前的霧化分布情況、燃燒放熱率及缸內(nèi)碳煙瞬時(shí)生成量。

噴霧模型通過試驗(yàn)方案著火前的燃料濃度場分布影像進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，仿真計(jì)算得到的滯燃期與試驗(yàn)值十分吻合，最高誤差保證在1°曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)；而仿真得到的放熱率結(jié)果顯示預(yù)混合燃燒放熱比試驗(yàn)值低，原因是仿真計(jì)算過程中介質(zhì)分層現(xiàn)象比試驗(yàn)過程嚴(yán)重，導(dǎo)致預(yù)混合燃燒量低于試驗(yàn)值；在兩組高溫方案條件下，仿真得到的碳煙生成情況與試驗(yàn)較吻合，兩組方案中碳煙量峰值相對(duì)于試驗(yàn)值的偏差分別為4%和23%，且峰值出現(xiàn)時(shí)刻偏差在1°曲軸轉(zhuǎn)角之內(nèi)；在幾組低溫方案中，仿真得到的碳煙生成曲線形狀及碳煙生成時(shí)刻都與試驗(yàn)值十分吻合；就碳煙生成量的具體數(shù)值而言，多次噴射、早噴和晚噴方案對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)值分別為仿真值的1.25倍、2倍及3.8倍。

刊名：Fuel（英）

刊期：2014年第117期

作者：Michele Bolla et al

編譯：韓曉梅