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缸内直喷汽油机喷雾燃烧过程的三维数值模拟孟云霞，刘晓，李丽（北汽福田汽车股份有限公司，北京，102206）[摘要]：本文针对某款缸内直喷汽油发动机GDI（Gasoline Direct Injection），运用三维计算流体力学软件FIRE，建立了带进排气道的三维数值模型，根据实验缸压值，对燃烧模型进行了标定，进而模拟了缸内气体流动、湍流的发展过程；通过对喷雾燃烧的模拟，直观的了解燃料雾化、油气混合和燃烧等过程，初步评机油稀释率，预测点火前缸内环境；初步评估燃烧特性。
计算结果有助于深入理解GDI发动机的缸内工作过程，并为后续研究GDI 燃烧控制策略提供了模拟计算平台。
关键词：汽油机 GDI 滚流比湍流喷雾燃烧主要软件： AVL FIRENumerical Simulation of Mixture Formation and Combustionfor GDIYunxia Meng 1 Xiao Liu2 Li Li 3BEIQI FOTON MOTOR CO.,LTD.&Beijing;[Abstract]A three-dimensional moving mesh with intake and exhaust ports used for gasoline direct injection (GDI) engine was established. The combustion model was validated via pressure measurement. The process of intake, spray, mixed gas formation and combustion was simulated. Oil dilution, combustion characteristic was evaluated preliminary. Calculation result is helpful to understand the GDI engine working process in cylinder, and provides simulation platform for combustion control strategy.Keywords: gasoline direct injection；tumble ratio；spray；combustionSoftware: AVL FIRE0. 概述内燃机燃烧过程的好坏对其动力性、经济型以及排放、震动、噪声等都有重大的影响，合理组织燃烧时气体的流动是优化燃烧的一项主要措施。
文章编号:100020909(2002)0320193207200045汽油缸内喷射喷雾特性的三维数值模拟Ξ孙 勇1,帅石金1,王建昕1,首藤登志夫2(1.清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084;2.武藏工业大学能源基础工学科,日本东京15828557) 摘要:用三维计算流体力学软件模拟了汽油缸内喷射的静态喷雾特性,研究了燃烧室压力、初始液滴直径和喷雾锥角对喷雾特性的影响,并与试验结果进行了比较。
研究结果表明:燃烧室压力、初始液滴直径和喷雾锥角对喷雾特性有较大影响。
关键词:汽油机;汽油缸内喷射;喷雾特性;三维数值模拟中图分类号:T K411.12 文献标识码:A引言 汽油缸内喷射(GD I)技术在降低汽油机的燃油耗方面较常规进气道喷射(PF I)汽油机有明显的优势,其经济效益和社会效益巨大,是现代汽油机的前沿技术。
尤其是1996年日本三菱公司在世界上最先推出商品化的GD I发动机之后,各研究机构和公司也纷纷投入大量的人力、物力和财力开展这一领域的研究开发工作。
尽管缸内喷射汽油机有着诱人的前景,但在实现技术上仍存在不少难点,其中如何在各种工况下精确地控制燃油的喷雾特性,并与空气混合形成火花塞附近的可燃混合气是GD I的关键技术。
尽管多年来人们对柴油喷雾和汽油进气道喷雾的研究取得了不少成果,但它们与汽油缸内喷射在燃油性质、喷油压力级别(缸内喷射汽油机为4M Pa～13M Pa,进气道喷射汽油机为0.25M Pa～0.45M Pa)、油滴速度和油滴粒度范围等方面都有差别。
因而柴油喷雾和汽油进气道喷雾的经验不能直接应用于缸内喷射汽油机,这就需要对汽油缸内喷射的喷雾特性进行相应的研究。
本文用AVL公司的三维计算流体力学(CFD)软件F I R E对汽油缸内喷射的静态喷雾特性进行了数值模拟,研究了燃烧室压力、喷雾液滴的索特平均直径(S M D)和喷雾锥角等因素对喷雾特性的影响。
1 燃油喷雾模型 燃油喷雾模型建立在离散液滴模型(DDM)之上。
火箭发动机喷雾过程的数值模拟及其优化设计作为现代科技和航空航天技术的重要组成部分，火箭发动机的性能和稳定性对于其实际应用以及成本和人员安全方面的考虑都非常重要。
其中火箭发动机的喷雾过程是一个非常重要的组成部分，对于火箭发动机的推力、燃料使用效率、喷射噪音等方面都有很大的影响。
因此，喷雾过程的数值模拟及其优化设计也是火箭发动机研究领域中的一个重要研究方向。
火箭发动机喷雾过程的数值模拟基于数值计算方法，通过对喷雾流场的计算和分析，可以得到喷雾过程中的流体动力学特性、液体和气体相互作用及燃料和氧化剂混合状态等相关信息。
这些信息对于评估火箭发动机的性能和稳定性非常重要，同时也对于火箭发动机的优化设计提供了科学依据。
目前，火箭发动机喷雾过程的数值模拟可以采用多种数值计算方法，如欧拉法、拉格朗日法、Vof法等。
其中，欧拉法是最常用的一种方法，它基于连续介质假设，将流场分为若干计算单元，并通过求解控制方程和边界条件，计算单元内各物理量的变化。
相比于拉格朗日法，欧拉法具有计算速度快、计算耗时短、易于实现等优点。
火箭发动机喷雾过程的数值模拟的基本步骤包括：建立数学模型、离散化和求解控制方程、计算流体的物理量、计算物理量的变化等。
其中，建立数学模型是整个数值模拟过程中最核心的部分，它需要根据实际的喷雾过程以及流动条件，选择和构建合适的数学模型。
与火箭发动机喷雾过程的数值模拟相比，喷雾过程的优化设计则更加依赖于实验研究和经验。
喷雾过程的优化设计主要包括燃料和氧化剂的比例和压力、喷嘴形状和大小、内部结构等方面。
在进行喷雾过程的优化设计时，需要综合考虑推力、燃料使用效率、喷射稳定性、噪音等方面的要求，在保证火箭发动机稳定工作的前提下，尽可能提高火箭发动机的性能。
总的来说，火箭发动机喷雾过程的数值模拟及其优化设计是现代航空航天技术中的重要研究方向之一，通过数值模拟和优化设计，可以提高火箭发动机的性能和稳定性，并为航空航天技术的发展和应用做出贡献。
直喷汽油机多孔喷油器喷雾试验与三维模拟赵铮、申景倩（长城汽车股份有限公司，河北保定市）摘要：对一款直喷汽油机的多孔喷油器进行了喷雾特性试验研究，得到瞬时喷油规律和纹影喷雾照片。
通过CFD方法，应用FIRE软件对不同喷油压力和不同背压下的喷雾过程进行仿真计算。
先用同样的喷雾模型计算不同工况，得到结果与试验值有一定误差，再经过修正模型计算不同工况，得到了与试验吻合较好的结果，同时也总结出一些校对喷雾模型时的一些规律。
关键词：喷雾；三维模拟；贯穿距；喷雾规律主要软件：A VL-FIRE1. 前言直喷汽油机相比气道喷射汽油机，从理论上可以降低进气过程中气体的温度，以提高充气效率，另外，汽油在进气、压缩过程中蒸发吸收缸内热量，又能够降低压缩终了油气混合气的温度，对爆震又一定抑制作用。
因此，直喷汽油机要比气道喷射汽油机的性能较高，而且油耗相对较低。
汽油在空间散开实现预想空间分布的最快途径是让大量细小油滴从不同方向穿透空气分散在空间各处，然后油滴迅速蒸发，与周围空气实现微观混合，这正是采用汽油喷雾的原因。
喷雾能否使汽油机在空间中散开并达到预想的空间分布，取决于油滴的穿透性和运动方向的分散性，即喷雾特性。
应用三维CFD模拟缸内进气喷雾过程目前已经是研究直喷汽油机燃烧系统油气混合过程的基本手段，而喷雾的模拟准确与否直接影响着缸内模拟的结果。
本文介绍一款增压直喷的多孔喷油器进行的试验和三维仿真模拟。
2. 喷雾特性研究试验喷油规律试验为了研究喷油器在不同喷油脉宽下的喷油瞬时规律，分别进行了脉宽1.5ms和5ms的测试，结果如图1所示。
图1 不同脉宽下的瞬时喷油规律喷雾试验为了得到喷雾形态和贯穿距的规律，进行了定容弹喷雾试验，结果如图2、图3所示。
图2 不同背压不同喷油压力下的喷雾贯穿距（a）背压0.1MPa（b）背压0.22MPa图3 不同背压和不同喷油压力下的纹影照片3.喷雾三维模拟3.1喷雾模型的建立三维喷雾模型是由A VL-FIRE建立的，根据试验定容弹容积和形状建立网格模型，对喷雾油束方向的网格进行了细化，如图4为网格模型。
