基于线性涡模型和化学反应计算加速方法的喷雾燃烧的数值模拟研究
批准号:
51606133
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
周磊
依托单位:
学科分类:
燃烧学
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
高东志、赵万辉、陈曦、安世佳、裴自刚
中文摘要
对燃油喷雾燃烧过程的认识及准确地预测对达到内燃机高效、清洁燃烧起着至关重要的作用。本项目采用大涡模拟(LES)结合化学反应动力学模型对湍流与喷雾燃烧过程进行详细的数值研究,同时以可视化实验数据为依据对结果进行验证。采用亚网格非黏性动态结构模型及液滴破碎雾化模型,研究小尺度湍流扰动及弥撒作用对液滴的运动,液滴破碎及蒸发过程的影响。基于线性涡亚网格燃烧模型开展小尺度湍流扰动对液体燃料雾化燃烧及排放过程的影响研究,揭示小尺度湍流与化学反应的相互作用,同时研究湍流对局部着火模式的影响。燃烧化学反应与LES耦合,会产生计算量过大的问题,本项目将采用动态自适应化学反应方法(DAC)和动态自适应建表方法(ISAT)深入研究其在喷雾燃烧过程中计算效率和精度并对其进行优化改进。本项目为实际发动机喷雾燃烧过程的研究提供了重要的理论基础和技术支持,同时对多相流,流体力学及内燃机喷雾燃烧学的发展有重要的学术价值。
英文摘要
It is important to understand the liquid spray and combustion process and accurately predict the spray combustion, which plays significant effects on the study of high-efficiency and clean combustion in internal combustion engine (ICE). This proposal will detailed explore the interactions of spray combustion and turbulence using large eddy simulation(LES) and detailed chemistry kinetic mechanism, and the simulation results will be validated by the visualized experimental data. Based on the non-viscosity sub-grid model and atomization models, the influences of small scale turbulence or turbulence fluctuation and turbulent dispersion velocity on the droplet motion, breakup and evaporation process will be investigated. This proposal will focus on the influence of small scale turbulence on the spray combustion and emissions using linear eddy model (LEM), which will reveal the interaction of turbulence and chemistry reaction. Meanwhile, the influence of turbulence on the local combustion modes also will be considered. Because the detailed chemistry kinetic mechanism coupled with LES will induce to large computation cost, this proposal will employ the dynamic adaptive chemistry (DAC) and in situ adaptive tabulation (ISAT) to investigate and improve the computational efficiency and accuracy in spray combustion. This proposal will provide the important theoretical basis and technical support for the spray and combustion process in the realistic internal combustion engine. In addition, the proposal will make contributions to the academic values of multi-phase fluid, fluid dynamics and spray combustion in ICE.
对燃油喷雾燃烧过程的认识及准确地预测对达到内燃机高效、清洁燃烧起着至关重要的作用。本项目采用大涡模拟(LES)结合化学反应动力学模型对湍流与喷雾燃烧过程进行详细的数值研究,同时以可视化实验数据为依据对结果进行验证。采用亚网格非黏性动态结构模型及液滴破碎雾化模型,研究小尺度湍流扰动及弥撒作用对液滴的运动,液滴破碎及蒸发过程的影响。基于线性涡亚网格燃烧模型开展小尺度湍流扰动对液体燃料雾化燃烧及排放过程的影响研究,揭示小尺度湍流与化学反应的相互作用,同时研究湍流对局部着火模式的影响。燃烧化学反应与LES耦合,会产生计算量过大的问题,本项目将采用动态自适应化学反应方法(DAC)和动态自适应建表方法(ISAT)深入研究其在喷雾燃烧过程中计算效率和精度并对其进行优化改进。本项目为实际发动机喷雾燃烧过程的研究提供了重要的理论基础和技术支持,同时对多相流,流体力学及内燃机喷雾燃烧学的发展有重要的学术价值。
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DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
天津大学学报(自然科学与工程技术版)
影响因子:
--
作者:
[卫海桥, 陈曦, 周磊, 安世佳, 舒歌群]
通讯作者:
舒歌群
Large eddy simulation of the low temperature ignition and combustion processes on spray flame with linear eddy model
线性涡流模型大涡模拟喷雾火焰低温点火燃烧过程
DOI:
--
发表时间:
2018
期刊:
Combustion theory and modelling
影响因子:
1.3
作者:
[Haiqiao Wei, Wanhui Zhao, Lei Zhou, Ceyuan Chen, Gequn Shu]
通讯作者:
Gequn Shu
Flame-spray interaction and combustion features in split-injection spray flames under diesel engine-like conditions
柴油机条件下分流喷射喷雾火焰的火焰喷雾相互作用和燃烧特征
DOI:
10.1016/j.combustflame.2019.08.031
发表时间:
2019
期刊:
Combustion and Flame
影响因子:
4.4
作者:
[Zhao Wanhui, Wei Haiqiao, Jia Ming, Lu Zhen, Luo Kai H., Chen Rui, Zhou Lei]
通讯作者:
Zhou Lei
Large eddy simulation of the low temperature ignition and combustion processes on spray flame with the linear eddy model
线性涡流模型大涡模拟喷雾火焰低温点火燃烧过程
DOI:
10.1080/13647830.2017.1392044
发表时间:
2018-03
期刊:
Combustion Theory and Modelling
影响因子:
1.3
作者:
[Wei Haiqiao, Zhao Wanhui, Zhou Lei, Chen Ceyuan, Shu Gequn]
通讯作者:
Shu Gequn
Effect of injection timing on the ignition process of n-heptane spray flame in a methane/air environment
甲烷/空气环境下喷射正时对正庚烷喷雾火焰点火过程的影响
DOI:
10.1016/j.fuel.2019.02.086
发表时间:
2019-06
期刊:
Fuel
影响因子:
7.4
作者:
[Wei Haiqiao, Zhao Wanhui, Qi Jiayue, Liu Zongkuan, Zhou Lei]
通讯作者:
Zhou Lei
共 17 条
基于LES-PDF方法的发动机喷雾-湍流-燃烧相互作用机理
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批准号:91741119
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2017
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负责人:周磊
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依托单位:
国内基金
海外基金