基于CFD水平集方法的活塞环包围内多相流模拟：烟雾逸逸与油内燃稀释
流体动力学
2024-09-24 v1 计算工程、金融与科学
数值分析
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摘要
现代柴油发动机在燃烧循环中会进行非常晚的后注油，以生成用于柴油脱脂器再生的热量或排除稀薄NOx捕集器。 在某些配置下，未燃烧的燃油会残留在活塞壁上，并通过活塞环运输至下曲轴仓，燃油可能稀释油脂。 减少的油润滑会缩短油脂服务周期并增加摩擦力。除了柴油燃油，此问题也可能发生在其他类型的液体燃料，如醇类和电子燃料。 未燃燃油通过活塞环包围沟槽和活塞壁的确切输运机制难以进行实验测量，因此在早期设计阶段进行数值流体仿真以深入了解涉及的过程。已开发了一种新的CFD仿真方法，用于探讨活塞环包围周围、穿过活塞与衬里之间的缝隙中的瞬态、可压缩、多相流及其对燃油或油输运的影响。采用现代水平集方法进行多相物理，能够直接捕捉烟雾气体与燃油或油之间的尖锐界面。已广泛应用于Ford 2.0L I4柴油测试发动机进行瞬态烟雾逸逸和两相流仿真。结果确认了流体可压缩性假设的有效性，并突显了燃油泄漏对活塞密封环运动和多相流高度分辨网格的敏感性。基于仿真结果，提供了活塞和活塞环几何形状的设计建议，以减少燃油向曲轴仓的输运。
引用
@article{arxiv.2406.02702,
title = {Multiphase Flow Simulation of Blow-by and Fuel-in-Oil Dilution via the Piston Ring Pack Using the CFD Level-Set Method},
author = {Patrick Antony and Norbert Hosters and Marek Behr and Anselm Hopf and Frank Krämer and Carsten Weber and Paul Turner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.02702},
year = {2024}
}