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重柴油喷雾特性多维数值模拟

黄英铭  
【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。


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