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基于Gerris的柴油近孔射流雾化数值模拟
基于Gerris的柴油近孔射流雾化数值模拟
摘要：射流雾化是现代燃烧技术中的重要部分，可以有效地提高燃烧效率和减少污染物排放。本文基于Gerris数值模拟方法，研究了柴油近孔射流雾化的特性。通过建立数值模型，对射流雾化过程进行了模拟，并分析了流场、液相直径分布、雾化效率等参数的变化规律。研究结果表明，Gerris数值模拟方法可以有效地预测柴油近孔射流雾化过程中的物理现象，对于燃烧技术的优化和减少污染物排放具有一定的指导意义。
关键词：射流雾化，Gerris，柴油，数值模拟，燃烧
1.引言
射流雾化是现代燃烧技术中的重要环节，它可以将液体燃料雾化成小尺寸的液滴，增加与空气的接触面积，从而提高燃烧效率和减少污染物的排放。研究射流雾化的特性对于燃烧技术的优化具有重要意义。Gerris是一种基于有限体积方法的数值模拟工具，可以模拟多相流体的运动。本文利用Gerris方法，研究了柴油近孔射流雾化的特性。
2.数值模拟模型
2.1流体模型
柴油被视为远大于气体密度的液体，因此可以将气体视为不可压缩的流体。基于这个假设，可以使用Navier-Stokes方程来描述柴油射流的运动行为。
2.2单相模拟
首先，在Gerris中设置单相环境，模拟射流雾化的过程。通过设置柴油喷嘴的流速、喷嘴孔径等参数，可以控制射流的特性。在模拟过程中，需要设置边界条件和初始条件。
2.3多相模拟
随后，在单相模拟的基础上，引入多相流模拟。在射流雾化过程中，液滴与空气之间存在相互作用，因此需要考虑液滴的生成、运动和蒸发等过程。通过引入适当的物理模型，可以对射流雾化过程进行模拟，并计算液滴的直径分布、雾化效率等参数。
3.数值模拟结果与讨论
通过Gerris的数值模拟，对柴油近孔射流雾化过程进行了模拟，并得到了射流的流场分布、液滴直径分布和雾化效率等参数。通过对模拟结果的分析，可以得到以下结论：
3.1流场分布
流场分布是射流雾化过程中的重要参数，它直接影响到液滴的形成和运动。模拟结果显示，射流的速度在喷嘴孔径处达到峰值，然后逐渐减小，流场主要集中在射流的中心部位。
3.2液滴直径分布
液滴直径分布是射流雾化过程中的关键参数，它直接决定着雾化效果和燃烧效率。模拟结果显示，随着喷嘴压力的增加，液滴直径逐渐减小，并且呈现出一定的分布特征。
3.3雾化效率
雾化效率是衡量射流雾化效果的重要指标，它可以用来评估射流雾化技术的好坏。模拟结果显示，随着射流压力的增加，雾化效率逐渐提高，并且与喷嘴孔径和液体流速等参数有一定的关系。
4.结论
本文基于Gerris数值模拟方法，研究了柴油近孔射流雾化的特性。通过建立数值模型，对射流雾化过程进行了模拟，并得到了流场、液滴直径分布和雾化效率等参数的变化规律。研究结果表明，Gerris数值模拟方法可以有效地预测柴油近孔射流雾化过程中的物理现象，对于燃烧技术的优化和减少污染物排放具有一定的指导意义。
参考文献：
[1]ChenQiang.NumericalSimulationandExperimentalResearchonLiquidJetAtomization[D].TsinghuaUniversity,2002.
[2]AkbariShahriar,BrunoVanTiggelen,KevinKerrigan,etal.TheGerrisFlowSolver:ASummary[J].NumericalMathematicsandAdvancedApplications,2006.
[3]KadamAB.NumericalStudyofDieselSprayandCombustionwithVariousNozzleGeometriesandIn-CylinderAirSwirl[J].JournalofEngineeringforGasTurbinesandPower,2015.