内燃机背景下闪沸喷雾的基于物理的降阶建模
流体动力学
2023-07-10 v1 应用物理
摘要
与高压喷射策略相比，闪沸喷射是实现改善雾化的最有效方式之一。通过闪沸形成的微小液滴导致快速的燃油-空气混合，并随后改善发动机中的燃烧性能。以往该主题的相关研究多聚焦于使用三维 (3D) 计算流体动力学 (CFD) 技术（如直接数值模拟 (DNS)、大涡模拟 (LES) 和 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 模拟）对闪沸喷雾进行建模。然而，降阶模型在实验设计、筛选新型燃料候选物以及创建数字孪生等应用中具有显著优势，例如因其较低的计算成本。在本研究中，先前开发的截面平均喷雾 (CAS) 模型因此被扩展用于闪沸喷雾的模拟。本 CAS 模型纳入了闪沸喷雾中的若干物理子模型，如空气卷吸、阻力、过热液滴蒸发、闪沸诱导破碎以及气动破碎模型。随后将 CAS 模型应用于不同燃料，以研究闪沸条件下的宏观喷雾特性，如液相传透长度和蒸气传透长度。研究发现，新开发的 CAS 模型对不同工况和燃料的全局闪沸喷雾特性趋势捕捉得相当好。此外，与 3D 闪沸喷雾模拟相比，CAS 模型速度最高快四个数量级。该模型可作为降阶闪沸模型用于许多实际应用，以对高阶复杂现象进行低成本的计算表征。
引用
@article{arxiv.2307.03722,
title = {Physics-based reduced-order modeling of flash-boiling sprays in the context of internal combustion engines},
author = {Avijit Saha and Abhishek Y. Deshmukh and Temistocle Grenga and Heinz Pitsch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.03722},
year = {2023}
}
备注
36 pages, 8 figures