真实尺寸内燃烧发动机中氢燃料的直接数值模拟
流体动力学
2025-02-25 v1
摘要
本研究首次对氢燃料在真实尺寸内燃烧发动机中的燃烧进行直接数值模拟（DNS），探讨了在发动机相关条件下，点火、燃 flame 传播及燃烧与壁面相互作用的复杂动力学。该模拟以等效比 和 800 rpm 的超稀薄氢燃料操作，采用针对 GPU 架构优化的先进谱元求解器。计算域涵盖整个发动机几何结构。结果表明，燃烧动力学与早期燃烧核发展中的有序流动结构之间存在强耦合，同时差分扩散效应导致在正火焦曲率处的可反应性增加，这一现象仅在自由传播的氢/空气燃烧的规范配置中被研究过。随着燃烧接近壁面，观察到在正面和侧壁熄灭情形中存在不同行为，表现为壁面热通量的不同空间分布。这些发现为理解真实发动机中的氢燃烧提供了洞见，这对于开发干净且高效的氢燃料动力总成至关重要。
引用
@article{arxiv.2502.16318,
title = {Direct Numerical Simulation of Hydrogen Combustion in a Real-Size IC Engine},
author = {Bogdan A. Danciu and George K. Giannakopoulos and Mathis Bode and Christos E. Frouzakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.16318},
year = {2025}
}