提高喷雾模拟精度的算法

【摘要】 燃油喷雾是直喷式发动机燃烧的关键过程,喷雾模拟的精度决定了燃烧计算的可靠性.然而,在KIVA和商业CFD代码中,传统喷雾模拟技术对网格精度非常敏感.因而,预测的发动机性能和排放依赖于计算网格.导致这个问题的两个主要原因是液滴碰撞算法和气液相间耦合.为了提高喷雾模拟精度,采用交错网格液滴碰撞(CMC)算法和气相速度插值算法对原始KIVA代码进行了修正.在定容燃烧室和直喷式柴油机条件下,分别从喷雾结构、预测平均液滴尺寸和喷雾贯穿距三个方面检验了改进KIVA代码对喷雾模拟精度的改善.结果表明,网格依赖性显著降低.通过这些改进,喷雾结构的失真现象消失.在定容燃烧室计算中,预测的平均液滴尺寸的不确定性从30μm减小到5μm;在发动机模拟中,这种不确定性进一步减小到2μm.在中等和精细网格条件下,发动机模拟预测的喷雾贯穿距也获得了较好的一致性.更多还原