重柴油喷雾特性多维数值模拟

论文摘要

随着能源危机的加重,石油价格的不断攀升,燃油费用已占据船舶运输成本一半以上,因此,如何通过有效的措施燃用较便宜的重柴油,降低燃油费用,已受到了广大船舶运营公司的重视。由于燃油的喷雾特性直接影响混合气体的形成,进而决定燃油燃烧放热的进程,因此研究重柴油的喷雾特性、研究如何改善其喷雾特性,将关系到在中高速柴油机上燃用重柴油时,如何保证柴油机的动力性、经济性及其排放特性。应用CFD软件,建立燃油多维单孔喷雾模型,并对喷雾模型进行验证。分别模拟计算轻、重柴油的喷雾特性,比较分析其差异,并结合轻、重柴油理化性质的差异,分析差异产生的原因。为了改善重柴油的喷雾特性,分别从燃油的喷射压力、环境背压、喷孔直径、喷孔长度调整柴油机的运行参数,从重柴油的油温及其与轻柴油不同的混合比例改良燃油的理化性质,研究分析各参数调整下,其对重柴油喷雾特性的影响。为更趋近于柴油机缸内喷雾的实际情况,在单孔喷雾模型的基础上,建立多孔喷雾模型,比较分析单孔喷雾与多孔喷雾的差异,分析其原因,并改善重柴油的多孔喷雾特性。结果表明,采用同时增加喷射压力和背压的方式,以及加热混合轻、重柴油的方法都能很大程度上的改善燃油的喷雾特性。然而与前者相比,后者相对较容易实现,同时其喷雾特性更趋近于轻柴油,因此加热混合轻、重柴油的方案更具有实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号说明
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本课题研究的主要工作内容及其目的
• 2 轻重柴油的理化性质的差异及改良措施
• 2.1 燃油的理化性质指标
• 2.2 轻柴油与重柴油的国家标准
• 2.3 20 号重柴油替代0 号轻柴油理
• 2.4 燃用20 号重柴油存在的问题以及改良措施
• 2.5 本章小结
• 3 燃油喷雾计算模型
• 3.1 气液两相模型
• 3.2 喷雾子模型
• 3.3 本章小结
• 4 模型的建立及其验证
• 4.1 CFD 仿真计算流程
• 4.2 几何模型的建立和网格的划分
• 4.3 喷雾模拟的计算结果和验证
• 4.4 本章小结
• 5 20 号重柴油的单孔喷雾特性
• 5.1 20 号重柴油与0 号轻柴油喷雾特性的差异
• 5.2 柴油机运行参数对重柴油喷雾特性的影响
• 5.3 燃油理化性质对燃油喷雾特性的影响
• 5.4 本章小结
• 6 20 号重柴油多孔燃油喷雾特性
• 6.1 20 号重柴油与0 号轻柴油多孔喷雾特性的差异
• 6.2 8 孔喷油器的喷雾特性
• 6.3 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献