复杂燃料液滴的多组分蒸发模拟研究

发布时间：2024-02-28 19:06

　　汽油、柴油等石油燃料由200³00种碳氢化合物组成,其燃油液滴的蒸发过程对内燃机的燃烧特性和污染物排放有重要影响。针对石油燃料的多组分特征,本文建立了混合蒸发模型对其液滴蒸发过程进行计算。混合蒸发模型兼顾离散组分方法和连续热力学方法,将燃油模拟为正链烷烃、异构烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃这5组烃类化合物的混合物,每组烃类化合物中的组分分布使用关于摩尔质量的Gamma分布描述,从而每组化合物的热物性参数都可表述为平均摩尔质量、温度和压力的函数。此外,本文推导了该混合蒸发模型涉及各分布参数的气相输运方程、液滴内部组分分布的动态变化模型、气-液相平衡关系、液滴传热模型以及热物性参数计算方法。利用该蒸发模型,本文首先通过模拟静止正庚烷液滴的蒸发过程,对混合蒸发模型的蒸发速率计算方法和气-液相平衡关系进行检验,并且将计算结果与实验数据进行对比,验证了该蒸发模型的准确性;其次,本文利用该混合蒸发模型计算燃油的蒸馏曲线,并与单Gamma分布模型的计算结果以及实验数据进行对比,表明当前混合蒸发模型能够更加准确地计算燃油热物性参数以及燃料组分分布;最后,本文使用混合蒸发模型对单个汽油... 

【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

第 2 章 混合蒸发模型、柴油等石油燃料液滴蒸发模拟研究中，整体计算流场是中，由于计算资源等条件的限制，很难考虑所有因素对液要对整体计算域进行划分，并采用合理的方法和假设对。滴在蒸发过程中，液相燃料不断蒸发并逐渐转化为燃料蒸本文将整体计算域划分为三个部分，即：气相部分、液相图 2....

图 2.2 混合蒸发模型原理图Fig. 2.2 The schematic of the HMC model在混合蒸发模型中，由于忽略燃料蒸汽的溶解作用，液相部分几个化合物组尔分数之和恒等于 1，即[37]：F ,l11Kkkx= =(中，K 表示燃料中化合物组的个数，取值为 5。xFk,l表示液相燃料中化合物组摩尔分数。气相部分和气 液相界面处由燃料蒸汽和环境气体组成，几个化合摩尔分数之和与环境气体摩尔分数之和等于 1，即[37]：F ,v amb11Kkkx x= + =(中，xFk,v表示燃料蒸汽中化合物组 k 的摩尔分数，xamb表示环境气体的摩尔分数.1.1 Gamma 分布

图 2.3 液滴表面热量传递示意图. 2.3 The schematic of heat transfer process at drop surface和液滴表面的热交换量 qi如下：ld s( )iq T T = 别表示燃料液滴的平均温度和表面温度。λl表示液热边界层厚度。另外，液滴温度 Tl(r)与径向距离 r 满2l l, l, l,( )T T TT r = a + b r + c r cl,T表示与液滴内部温度场分布相关的系数。液滴度的表达式如下：l0l s2 2d l0 0( )0( )4 d 4 ( )drr RR RT rrT r TT r r r T r r== = = =


本文编号：3534692