模拟均火焰传播机理的化学反应率即TF—质充量燃烧过程;火焰传播机理既适用于埘FP=声TV。
,瞳,SCM模均质充量燃烧_过程,也适用于非均质充量其中sT为湍流燃烧速度;V。
为反应过程当量梯度;厶为当型燃烧过程.量燃气分数.概率密1989年,由既适用于汽油机燃烧模拟,又适用于柴油反应过程变动量度函数C龃t和Br丑y提机燃烧模拟.PDF燃烧模型考虑有限化学。
:且.模型即出反应率和湍流的同时作用效果.yF.IPDF模其中‰.。
为最大产物质量分数,此时燃料或氧化剂用完(或型根据当量混合).拟序火1977年,由既适用于预混燃烧又适用于非预混燃烧.化学反应率.焰面模MarbleFE.和根据CFM模型适用范围和参数的选取不,】r;_=一ph‰、自sL∑,型即B∞weUJE.同,分为3类:其中pb为新鲜气体的密度;,,h、々为新鲜气体中的燃料质量CFM模提出①cFM-2A模型适用于均质或非均质预混分数;&为层流燃烧速度;z为火焰面密度.型燃烧,其当量比¥在O.6—1.7范围内(取决于燃料类型).②McFM模型适用于当量比‘b<0.5或咖>2的范围内.③EcFM模型主要用于模拟DI-sI发动机的燃烧过程,与喷雾模型一起使用.特征时1982年。
由既适用于汽油机燃烧模拟,又适用于柴油相对特征时间尺度来说,组分m的变化时间率间尺度Rei乜和BIacco机燃烧模拟.燃烧初期取决于层流化学性dkk—y二燃烧提出质;在燃烧开始以后,湍流开始起作用;百5—了■’模型在rl《r。
时,燃烧过程由湍流混合控制;其中k为组分m的质量分数;y:为质量分数的局部瞬时在接近喷油器处,因速度较高引起较小的热力学平值;r。
为特征时间.湍流时间尺度,此时层流时间尺度不可以被忽略. 万方数据第2期王桂芝等:汽油机工作过程数值仿真的研究进展??59??目前,柴油机模拟常用EBU模型和EDC模型,汽油机模拟
常用TFSCM模型和CFM模型,这不仅考虑到发动机本身的燃烧机理和模型特性,还考虑到当前模拟计算的能力与投人的资金多少.PDF模型是最为理想的模型,可以采用精确的化学反应机理描述实际燃烧过程,但因要涉及到数百种甚至更多的化学反应和中间产物,故实际计算不能真正执行,但PDF模型代表了模型今后发展的方向.因为各个模型有其特定的适用范围,并且都是建立在一定的假设基础之上。
所以不可能完全地、准确地反映实际燃烧过程,需要依靠实验的配合,提供定性的、概念上的指导,当在实验资料充分的条件下,也可以提供定量的判断.4汽油机排放和性能优化的多维数值模拟在1965到1975年期间,汽油机NO。
排放的预测性模型出现,该模型能相当精确地预测内燃机设计和运行变量对NO。
排放的影响..按zeldovich机理,建立NOx生成模型.Lavoie等人后来又发展了这一机理,增加了氮原子和氧化氢之间的其它反应.敲缸
问题自汽油机诞生就存在了,产生于末端混合气受
压缩后的自燃.自燃模型分为两类:一是建立燃料燃烧的详细化学动力学模型;二是选择有代表性的几种、几十种反应模拟自燃过程的简化的自燃模型.H.P.Halstead等进行了开创性的工作,提出了著名的sheU模型,它是较早出现的简化自燃模型,可以给出可靠的结果.综合应用SheU模型、多维气体流动模型和火焰传播模型,可以预测敲缸的空间位置和时刻.把汽油机排放预测模型和敲缸预测模型应用到汽油机工作过程数值模拟中,能够精确的模拟燃烧后的产物,在不发生敲缸现象条件下如何优化发动机结构参数和运行参数使发动机排放性能良好是研究的关键.5结论与展望综上所述,数值模拟已经为汽油机的研究和发展带来了深刻的影响,在预测发动机性能、设计参数的优化、预测发动机的寿命和可靠性、整机综合性能优化等方面起到了巨大的作用.目前多维数值模拟技术的发展存在着以下3个方面的关键技术:1)用于数值模拟发动机工作过程的物理化学模型。
目前对湍流燃烧的本质尚未完全认识,对以强压缩、强涡流、瞬变和各向异性为特征的内燃机缸内湍流尚未给出其特性参数的定义;对湍流和化学反应的相互作用关系的认识不够深入,所以用于模拟的各个物理化学模型都是建立在一定的假设与推断之上,有待进一步完善.2)物理化学模型计算域的网格生成技术.网格生成技术已成为CFD发展的一个重要分支.由于流场形状非常复杂,结构化网格难以适应工程实际的需要.非结构化网格具有更大的灵活性,对复杂结构的适应能力非常强,但是需要占用较多的内存,计算效率不高,而且结构化网格中成熟的流场计算方法尚不能简单地用于非结构化网格.分区结构化网格和非结构化网格生成方法为更精确的流场数值模拟展示了良好的前景.3)物理化学模型的CFD数值解法.根据对流体控制方程离散方法的不同,多维流动