用于确定非理想喷嘴条件的零维全局守恒模型
流体动力学
2025-09-23 v1
摘要
为减少涉及气体燃料内燃机（ICEs）的仿真计算时间，开发了一种模型，用于确定喷嘴出口的非理想条件，从而节省内部喷嘴流动仿真的高额计算成本。该模型称为全局守恒模型（Global Conservation Model，GCM），其基于储罐条件以及排放系数和动量系数来计算喷嘴出口值。这两个系数可通过常规流量台实验或经过验证的数值仿真 setup 获取。此外，该模型允许使用真实气体热力学，这在ICE应用中常常需要。该模型针对三种常用喷嘴类型进行了验证，注入压力可达300巴，包含亚声和啸鸣喷注，并在流量台和发动机条件下使用数值仿真进行验证。若应用真实气体热力学，与仿真喷嘴条件之间的差异通常在1.5%的不确定性范围内，这在文献中常见的实验动量流量测量范围内。通过数值仿真比较流量台和发动机条件下的质量和动量流，差异可以忽略不计，表明流量台测量可应用于发动机条件。一旦对喷嘴的质量和动量流进行表征，应用GCM可将计算时间缩短8倍以上，同时准确模拟喷嘴的空间和时间喷流发展。通过减少计算时间，GCM降低了数值仿真的成本，并加速了高效低排放气体燃料ICE的研究和设计。
引用
@article{arxiv.2509.17614,
title = {A zero-dimensional global conservation model to determine non-ideal nozzle conditions for gas injections},
author = {N. Diepstraten and L. M. T. Somers and J. A. van Oijen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.17614},
year = {2025}
}
备注
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