[发明专利]一种多孔介质模型结构中燃油液滴蒸发过程的研究方法有效
申请号: | 201610807880.2 | 申请日: | 2016-09-07 |
公开(公告)号: | CN106354963B | 公开(公告)日: | 2019-05-14 |
发明(设计)人: | 刘宏升;刘林;姜霖松;吴丹 | 申请(专利权)人: | 大连理工大学 |
主分类号: | G06F17/50 | 分类号: | G06F17/50 |
代理公司: | 大连理工大学专利中心 21200 | 代理人: | 梅洪玉;潘迅 |
地址: | 116024 辽*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | 本发明提供了一种多孔介质模型结构中燃油液滴蒸发过程的研究方法,该方法首先利用Gambit软件构建三种模型结构(不含有多孔介质模型和含有顺排、插排结构多孔介质模型),并且画出相应网格,设定模型中的壁面属性以及流体区域和固体区域。然后将Gambit制作的三种模型的网格文件导入Fluent软件,利用Fluent软件对三种模型中的计算方法和燃油液滴的物性参数进行设定,然后分别进行计算,最后对比三种模型中燃油液滴的蒸发过程,得到燃油液滴的质量分数分布云图。本发明能够研究分析燃油液滴的质量分数的分布规律,对进一步提高燃油燃烧效率,减少污染物排放和研究开发多孔介质新模型具有重要意义。 | ||
搜索关键词: | 一种 多孔 介质 模型 结构 燃油 蒸发 过程 研究 方法 | ||
【主权项】:
1.一种多孔介质模型结构中燃油液滴蒸发过程的研究方法,其特征在于以下步骤:第一步,利用Gambit软件建立二维平壁几何模型、多孔介质顺排几何模型和多孔介质插排几何模型;所述的二维平壁几何模型和多孔介质顺排几何模型为正方形,尺寸为5mm‑50mm;所述的多孔介质插排几何模型为矩形,所述的矩形尺寸宽为5.732mm‑57.32mm,高度为9.305mm‑93.05mm;所述的多孔介质顺排几何模型和多孔介质插排几何模型的四个角均有一个扇形面,所述的扇形面为多孔介质高温壁面,由四分之一的氧化铝或碳化硅小球构成,所述高温壁面温度为800K‑1000K,所述的氧化铝或碳化硅小球直径为4mm‑40mm;两个高温壁面之间的边界取为出口,所述的出口宽度为1mm‑10mm;将三种几何模型进行网格划分,并导出网格文件,作为流体计算软件Fluent软件的输入文件;第二步,通过流体计算软件Fluent读取第一步得到的网格文件,检查网格,若结果中有负体积网格,重新进行网格划分;若结果中没有负体积网格,则进行下一步;第三步,进行Fluent中的模型设置3.1)依次启动操作面板上的能量方程、粘性模型中的k‑epsilon方程、辐射模型中的Discrete Ordinates方程,再依次激活燃油液滴材料种类模型中的具体选项,激活离散项模型中的离散相与连续相相互作用的选项和喷射选项;3.2)设置Fluent中操作面板上喷射选项的具体参数:在二维平壁几何模型和多孔介质顺排几何模型中设定燃油液滴的喷射位置,所述的液滴喷射位置为任一边界的中点;在多孔介质插排几何模型中设定燃油液滴的喷射位置,所述的液滴喷射位置为矩形的任一顶点;再设定初始燃油液滴的直径、温度、喷射速度、喷射终止时间和质量流量;3.3)在材料选项中设定燃油液滴的密度、比热容、沸点参数,并且添加新的固体材料氧化铝或碳化硅;第四步,在几何模型中设置边界条件和计算方法在几何模型中,设置二维平壁几何模型的氧化铝或碳化硅高温壁面,出口均设置为压力出口,操作压力设为一个标准大气压;再依次设定SIMPLE计算方法,设定空间离散方法,压力计算方法采用标准选项,动量、湍动能和湍动能耗散率和能量方程的计算方法均采用二阶迎风格式;所述的空间离散方法中梯度计算方法采用格林高斯算法;第五步,模型初始化和计算设置将计算区域的参数进行初始化,并在多孔介质顺排几何模型和多孔介质插排几何模型中,将氧化铝或碳化硅的高温壁面温度设置为800K—1000K;在Fluent的计算活动选项中设置自动保存dat文件,所述的自动保存dat文件是指Fluent每次完成10个时间步长的计算时,自动保存一个dat文件到储存位置;将时间步长设定为1.0×10‑6s‑5.0×10‑5s;将步长数量设定为5000‑50000,每个时间步长内的最大迭代次数设定为1000次,开始计算;第六步,读取相应工况下Fluent的dat文件,利用Fluent中的Graphics选项得到平壁几何模型、多孔介质顺排几何模型和多孔介质插排几何模型中燃油液滴的质量分数分布云图;所述的相应工况包括平壁几何模型,其氧化铝或碳化硅高温壁面为800K,柴油液滴入射角为30°;多孔介质顺排几何模型,其氧化铝或碳化硅高温壁面温度为800K或1000K,柴油液滴入射角度为30°或45°;多孔介质插排几何模型,其氧化铝或碳化硅高温壁面温度1000K,柴油液滴入射角度为30°;三种几何模型中氧化铝或碳化硅高温壁面均为800K,柴油液滴入射角均为30°。
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