跨临界条件下柴油喷射与自燃的计算建模与分析

对更高发动机效率的需求推动了高压燃烧系统的发展，其运行条件达到并超过临界条件。与这些条件相关的是流体经历相变时热输运性质的强烈变化，以及伴随低温燃烧的两阶段着火。在真实流体环境中精确模拟这些物理现象仍具挑战。针对此问题，我们开发了一个高保真LES建模框架，用于模拟高压条件下跨临界燃料喷雾混合与自燃。该模拟基于最近发展的扩散界面方法，求解可压缩多组分守恒方程，并采用Peng-Robinson状态方程与真实流体输运性质。针对ECN Spray A构型，在压力60 bar、温度900 K至1200 K的燃烧室条件下，对无反应与有反应喷雾进行LES分析，以研究真实流体环境与低温化学的影响。与全局喷雾参数（即液柱与蒸气穿透长度）测量的对比显示良好一致。对离散喷雾区混合分数分布的分析证明了湍流混合行为建模的准确性。在不同环境温度条件下，着火延迟时间与抬升长度的模拟结果均获良好吻合，且模拟捕捉到中间物种的形成，表明所提出的数值框架充分再现了与真实柴油喷射系统相关的高压条件下低温与高温着火过程。