A New 0D Diesel HCCI Combustion Model Derived from a 3D CFD Approach with Detailed Tabulated Chemistry

دسته بندی: حمل و نقل
ویرایش:  
نویسندگان: Dulbecco A. et al.  
سری:  
 
ناشر:  
سال نشر:  
تعداد صفحات: 26 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 4 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 37,000

Dulbecco A.، Lafossas F. -A. , Mauviot G. , Poinsot T.J.
علوم و فناوری نفت و گاز – Rev. IFP, 2009. Vol. 64، شماره 3، صفحات 259-284 چکیده
این مقاله یک رویکرد پدیدارشناختی 0D جدید را برای مدل‌سازی عددی احتراق HCCI دیزل ارائه می‌کند. این مدل از طریق کاهش TKI-PDF (سینتیک جدولی برای احتراق، همراه با تابع چگالی احتمالی فرضی) مدل سه بعدی CFD توسعه یافته در IFP به دست می آید. فرمولاسیون آن بر اساس ملاحظات فیزیکی است، تا پدیده های اصلی و فعل و انفعالات متقابل آنها را که در طی فرآیند احتراق در سیلندر رخ می دهد، در نظر بگیرد. جنبه های مربوط به نفوذ اسپری، تبخیر سوخت، تلاطم، تشکیل مخلوط و سینتیک شیمیایی به تفصیل مورد مطالعه قرار گرفته است. سهم اصلی این کار به مدل‌سازی شکل‌گیری و تکامل طبقه‌بندی نسبت هم ارزی در اطراف اسپری و ارتباط آن با سینتیک احتراق مربوط می‌شود. برای دستیابی به این هدف، ابزارهای مختلفی که معمولاً در مدل‌سازی سه‌بعدی استفاده می‌شوند، با مدل‌سازی 0 بعدی سازگار شده‌اند. تئوری PDF مفروض به منظور مشخص کردن توزیع کسر مخلوط به فرمالیسم 0 بعدی گسترش یافته است. این رویکرد سپس با تئوری تبخیر قطرات همراه شده است تا به شرایط ترمودینامیکی مشخص کننده مخلوط دسترسی داشته باشیم. تکامل زمانی اسپری بر حسب حجم و جرم گازها محاسبه می‌شود و از قوانین بقای جرم، تکانه و انرژی شروع می‌شود. یک مدل - سازگار برای در نظر گرفتن تلاطم در سیلندر، که بسیار مهم است، در ICE (موتور احتراق داخلی)، به ویژه در طول فرآیند اختلاط، استفاده می‌شود. علاوه بر این، رهایش گرمای احتراق با استفاده از روش شیمی جدول‌بندی شده با جزئیات اقتباس شده با الهام از نظریه FPI (طولانی شدن شعله ILDM (منیفولد کم‌بعد ذاتی)) محاسبه می‌شود. این جدول جستجو امکان شبیه‌سازی طیف وسیعی از رژیم‌های احتراق را فراهم می‌کند، زیرا وجود EGR (بازچرخانی گاز خروجی) در مخلوط را در نظر می‌گیرد. نتایج مدل 0D در مرحله اولیه با نتایج CFD سه بعدی مقایسه می شود. در نهایت، مدل OD در برابر یک پایگاه داده تجربی گسترده تایید می‌شود.

Dulbecco A. , Lafossas F. -A. , Mauviot G. , Poinsot T.J.
Oil & Gas Science and Technology – Rev. IFP, 2009. Vol. 64, No. 3, pp. 259-284 Abstract
This paper presents a new 0D phenomenological approach to the numerical modelling of Diesel HCCI combustion. The model is obtained through the reduction of TKI-PDF (Tabulated Kinetics for Ignition, coupled with presumed Probability Density Function) 3D CFD model developed at the IFP. Its formulation is based on physical considerations, to take into account the main phenomena and their mutual interactions that take place in the cylinder during the combustion process. Aspects relating to spray penetration, fuel evaporation, turbulence, mixture formation and chemical kinetics have been studied in detail. The original contribution of this work concerns the modelling of the formation and evolution of the equivalence ratio stratification around the spray, and of its connection to combustion kinetics. In order to achieve this, different tools commonly adopted in 3D modelling have been adapted to 0D modelling. Presumed PDF theory has been extended to a 0D formalism in order to characterize the mixture-fraction distribution. This approach has then been coupled with droplet-evaporation theory in order to have access to the thermodynamic conditions characterizing the mixture. The temporal evolution of the spray is computed in terms of volume and the entrained mass of gases, starting from conservation laws for mass, momentum and energy. An adapted − model is used to take into account the turbulence in the cylinder, which is very important, in an ICE (Internal Combustion Engine), especially during the mixing process. Further, combustion heat-release is computed using an adapted detailed tabulated chemistry method inspired by the FPI (Flame Prolongation of ILDM (Intrinsic Low Dimensional Manifold)) theory. This look-up table allows the simulation of a large range of combustion regimes, since it takes into account the presence of EGR (Exhaust Gas Recirculation) in the mixture. The results of the 0D model are compared in an initial step to the 3D CFD results. Finally, the OD model is validated against a wide experimental database.