《內燃機跨臨界/超臨界燃料噴霧混合過程的機理與模型》是依託大連理工大學,由解茂昭擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：內燃機跨臨界/超臨界燃料噴霧混合過程的機理與模型
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：解茂昭
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
跨臨界/超臨界下的液體射流與亞臨界下具有本質的區別。本項目在全面審視迄今關於直噴式內燃機燃料霧化混合過程的機理與模型研究的基礎上，通過理論分析、實驗測試和數值模擬三大手段，深入探索跨臨界/超臨界條件下液體燃料射流混合過程的微觀機理和巨觀規律。套用多尺度方法，即微觀上對氣液界面現象的分子動力學模擬，介觀上對跨臨界/超臨界氣液混合層的直接數值模擬；巨觀上對穩態與瞬態燃燒室內跨臨界/超臨界燃料噴霧混合的大渦模擬與實驗研究，創新性地建立一個新的跨臨界/超臨界環境下液體燃料噴射與混合氣形成的數學模型-混合層回縮（MLR）模型；並進而構建直噴式發動機亞臨界/跨臨界/超臨界燃料噴霧混合過程的全工況統一模型；為新型高效清潔內燃機的研究與開發提供理論基礎與技術儲備。並獲得有關跨臨界/超臨界條件下非線性狀態方程及輸運特性與湍流相互作用的新知識，對熱力學、流體力學及湍流模擬等學科的發展具有重要理論意義。
結題摘要
本項目通過理論分析、實驗測試和數值模擬三大手段，對跨臨界/超臨界燃油噴霧的特性與機理進行了較系統深入的多尺度研究。旨在探索跨臨界/超臨界條件下液體燃料射流混合過程的微觀機理和巨觀規律。 主要完成的工作包括：利用高速攝影技術 (包括直接攝影法、紋影法和陰影法)對高壓定容彈和發動機燃燒室內從亞臨界到超臨界不同工況下的噴霧進行了測試，對跨/超臨界環境下流體噴射與混合過程套用多尺度方法開展數值模擬, 微觀下採用分子動力學模擬研究，介觀下對氣液混合層進行直接數值模擬，巨觀上利用大渦模擬等CFD手段開展研究。 項目獲得的主要成果有： （1） 對跨/超臨界環境下流體噴射與混合過程進行了系統的理論梳理，對其特性及有關參數的影響進行了較深入的分析，總結出相關的規律。 （2） 揭示了超臨界下偽沸騰現象的巨觀與微觀機理。證明所謂超臨界現象是一個隨溫度和壓力變化的過程，超臨界流體狀態並非均勻分布的，而是類似於亞臨界狀態，可以分為劃分為兩個不同的區域，即一個與液體相似的區域和一個與氣體相似的區域。提出了下臨界點和上臨界點的概念。 （3） 對氣-液界面和混合層厚度等特性進行了較深入的研究，基於密度梯度分布定義混合層厚度並探索了其隨工況參數的變化規律。初步建立了適用於跨臨界/超臨界燃油噴射與混合氣形成的混合層回縮（MLR）模型。 研究工作達到了預期目標。探明了跨/超臨界環境下流體噴射與混合過程的特性與機理，為跨/超臨界環境下燃油噴射在內燃機中的套用提供了必要的理論基礎和知識儲備。本項目範圍內共發表論文24篇。其中：國際期刊8篇，SCI收錄8篇，EI收錄14篇；培養畢業博士2人、碩士6人。
