基于LIEF的噴霧數(shù)值仿真模型驗(yàn)證

李巖松,崔明利,李雪松,許敏

(上海交通大學(xué)智能汽車(chē)研究所,上海 200240)

在汽油直噴(GDI)發(fā)動(dòng)機(jī)中,空氣與燃料形成的混合氣特性直接影響混合氣燃燒過(guò)程,進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放特性,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒性能起到?jīng)Q定性作用。在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中,腔內(nèi)混合氣的優(yōu)化主要依賴于油氣匹配和燃燒策略,噴霧數(shù)值仿真是輔助制定該策略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。許多研究證實(shí)了燃料的蒸氣會(huì)影響缸內(nèi)均勻性,從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒性能。通常應(yīng)用商用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)軟件作為主要模擬手段。

目前的噴霧數(shù)值仿真研究一般通過(guò)應(yīng)用各類(lèi)子模型和經(jīng)驗(yàn)假設(shè)模擬噴霧發(fā)展過(guò)程,獲取噴霧的貫穿距、落點(diǎn)分布、粒徑特征等。Ho Teng[1]采用經(jīng)驗(yàn)分布模型分析了液滴粒徑的空間分布,預(yù)測(cè)了噴射壓力分別為4,10,15 MPa時(shí)的燃料貫穿距、噴霧錐角和液滴大小,并研究了燃油瞬態(tài)蒸發(fā)速率,為確定空氣與燃料混合的最優(yōu)噴射時(shí)機(jī)提供了有用參考。Z. F. ZHOU等[2]基于液滴內(nèi)部溫度遵循三階多項(xiàng)式分布的假設(shè),提出了一種新的液相模型,但該模型只能預(yù)測(cè)初始加熱期間內(nèi)部溫度的單調(diào)變化,并不能每次都吻合試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 Chungen Yin等[3]將液滴沿徑向、極向和方位角方向離散成若干個(gè)控制體積,利用有限體積法對(duì)每個(gè)控制體積上的流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)進(jìn)行數(shù)值求解,建立了充分考慮液滴內(nèi)部循環(huán)、傳熱和傳質(zhì)的模型,但是沒(méi)有對(duì)其正確性進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。此外,液滴間的相互作用對(duì)混合也有影響,特別是在噴霧模型上,它會(huì)使燃料的液相和氣相分布發(fā)生顯著變化。根據(jù)O’Rourke的研究[4],稠密?chē)婌F中的液滴碰撞聚合作用最多使液滴平均尺寸增加7倍,使液滴阻力與蒸發(fā)率顯著偏離預(yù)估值。

本研究基于Converge軟件的O’Rourke湍流擴(kuò)散模型與Frossling蒸發(fā)模型建立了噴霧蒸發(fā)模型,對(duì)噴霧的蒸發(fā)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,并采用復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光 (LIEF) 技術(shù)在定容彈中測(cè)定了噴霧的液相與氣相的空間分布,對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果對(duì)仿真模型進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)了所采用液滴破碎模型的不足之處,為未來(lái)進(jìn)一步提高該模型的精度提出了針對(duì)性的建議。

1 噴霧蒸發(fā)模型仿真

1.1 物理模型參數(shù)設(shè)置

本次仿真采用的噴霧蒸發(fā)模型使用商業(yè)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件Converge建立。噴霧所在的容器設(shè)為定容彈,其物理模型設(shè)置為直徑200 mm、高度200 mm的圓柱體,與后期試驗(yàn)驗(yàn)證使用的定容彈參數(shù)保持一致。容器內(nèi)部溫度設(shè)為(298±1) K,壓力設(shè)為100 kPa。噴油器模型設(shè)置為單孔噴油器,噴嘴直徑為0.2 mm,長(zhǎng)徑比為2.5。將長(zhǎng)徑比設(shè)為2.5有利于獲得較大的噴孔流量系數(shù),減少燃料所受到的壓力損失,從而使得噴霧獲得較強(qiáng)的貫穿能力,形成貼近真實(shí)場(chǎng)景的小錐角燃料束。噴射壓力設(shè)為10 MPa,噴油持續(xù)時(shí)間設(shè)為1 ms,噴嘴與豎直方向夾角設(shè)為30°。

在試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)節(jié)中,使用雙相激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)對(duì)噴霧進(jìn)行形態(tài)與參數(shù)的測(cè)量。為了使熒光能夠更好地反映噴霧的蒸發(fā)過(guò)程,示蹤粒子和基礎(chǔ)燃料必須具有良好的共蒸發(fā)特性。由于汽油為混合物,含有多種在激光激發(fā)時(shí)能夠產(chǎn)生各種波長(zhǎng)熒光的物質(zhì),因此汽油不適宜作為測(cè)試燃料的基礎(chǔ)燃料。根據(jù)Fansler[5]和H. S. Guo等[6]的研究,基礎(chǔ)燃料正已烷(n-hexane)、氟苯(Fluorobenzene,FB)和2,6-二乙基-4-甲基苯胺(Diethyl-Methyl-Amine,DE-MA)是一種較好的組合,具有良好的共蒸發(fā)特性,氣液兩相的熒光光譜重疊區(qū)域小。

根據(jù)H. S. Guo等[6]的研究,正己烷、DEMA和氟苯在體積比為89∶9∶2時(shí)具有較好的溫度敏感性,且能夠保證其熒光強(qiáng)度,因此,本研究中選擇該配比燃料進(jìn)行測(cè)試研究。測(cè)試燃料的物理和熱特性采用Convergence中CHEMKIN文件的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。仿真物理模型初始條件如表1所示。

表1 噴霧蒸發(fā)模型初始條件

1.2 仿真模型設(shè)置

仿真模型的網(wǎng)格劃分使用了AMR自適應(yīng)網(wǎng)格方法。該方法最早是由Berger 和Oliger于1984年提出的,是通過(guò)求解橢圓型方程的邊值問(wèn)題來(lái)數(shù)值生成網(wǎng)格的一種新方法。它是在任意形狀的區(qū)域上求偏微分方程的數(shù)值解的一種非常有效的工具。該方法拋棄了等距均勻的差分網(wǎng)格,采用能夠自動(dòng)地適應(yīng)所研究問(wèn)題中解的特征疏密程度不均的曲線網(wǎng)格,如在邊界上計(jì)算網(wǎng)格與實(shí)際邊界相重合,在區(qū)域內(nèi)部可任意調(diào)節(jié)網(wǎng)格點(diǎn)的疏密程度等。圖1示出了基于AMR方法的網(wǎng)格劃分。經(jīng)過(guò)網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)之后,設(shè)置噴霧的核心分布區(qū)域網(wǎng)格大小為0.5 mm,其余區(qū)域?yàn)? mm。此處AMR方法的生效對(duì)象設(shè)置為流場(chǎng)的速度梯度,生效條件為1 m/s,最大單位網(wǎng)格數(shù)為1 200 000。同時(shí),針對(duì)噴油器噴嘴附近進(jìn)行固定嵌入式網(wǎng)格設(shè)置,放大倍數(shù)為2,以保證噴嘴邊緣的噴霧仿真結(jié)果更加細(xì)致。仿真模型的網(wǎng)格設(shè)置見(jiàn)表2。

圖1 噴霧仿真網(wǎng)格布局示意

表2 仿真模型網(wǎng)格設(shè)置

由于在噴霧的核心區(qū)域液滴之間會(huì)發(fā)生極其劇烈的碰撞效應(yīng),而該效應(yīng)會(huì)對(duì)液滴的速度與尺寸分布都產(chǎn)生較大影響,因此在仿真中需要采用對(duì)應(yīng)的液滴碰撞模型。本次仿真采用主流的O’Rourke模型來(lái)控制噴霧產(chǎn)生過(guò)程中的湍流擴(kuò)散。該模型使用由O’Rourke提出的蒙特卡羅方法來(lái)計(jì)算液滴碰撞,這是一種基于Brazier Smith的水滴碰撞試驗(yàn)結(jié)果[7]的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法,假設(shè)只有當(dāng)液滴處于相同的氣相單元時(shí)才能發(fā)生碰撞。由于該模型只考慮聚合和摩擦分離兩種可能,因此大大簡(jiǎn)化了碰撞結(jié)果。蒸發(fā)模型采用同樣主流的Frossling模型。另外在仿真中使用了考慮液滴破碎情況的動(dòng)態(tài)液滴阻力模型與NTC碰撞模型。

為了控制索特平均直徑的范圍以及試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的噴霧貫穿過(guò)程,需要在仿真中引入液滴破碎模型。本次仿真選用的液滴破碎模型為修正KH-RT模型,由KH模型控制初次破碎,并在此過(guò)程中產(chǎn)生子液滴;后續(xù)液滴破碎則由KH與RT模型競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制決定。KH-RT混合模型同時(shí)考慮KH與RT兩種模型的機(jī)制,既考慮氣液流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及黏性力作用,又考慮基于離散液滴的分裂霧化。其中,在氣液界面的法向會(huì)存在由于兩相之間密度的巨大差別而生成的慣性力,繼而引起擾動(dòng)波。 KH-RT噴霧破碎模型的后續(xù)霧化效果優(yōu)于其他幾種模型,這是由于KH-RT 噴霧破碎模型噴霧貫穿距高,霧化效果更好[8]。

由圖2可知,KH-RT噴霧破碎模型假定液滴氣泡初始直徑與噴油器噴嘴大小相同,在特征破碎距離之內(nèi),液滴破碎過(guò)程以KH模型為主,而在特征破碎距離之外則是KH與RT雙模型協(xié)調(diào)作用。本研究選擇的修正KH-RT模型就是將液滴破碎細(xì)分為初次破碎和二次破碎,由KH模型控制液滴的初次破碎,并在此過(guò)程中產(chǎn)生子液滴,子液滴的再次破碎被形容為二次破碎,二次破碎則由KH與RT 模型競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制決定。

圖2 KH-RT噴霧破碎模型示意

2 試驗(yàn)裝置與方案

試驗(yàn)系統(tǒng)(如圖3所示)利用復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光(LIEF)技術(shù)同時(shí)量化了噴霧中的液相與氣相分布。采用定容彈作為試驗(yàn)平臺(tái),結(jié)合真空泵和高壓氮?dú)獬渥⑾到y(tǒng),可將噴霧環(huán)境壓力從20 kPa(絕對(duì)壓力)調(diào)節(jié)到2 MPa。在噴油器周?chē)惭b了水套和熱交換器,以控制燃料溫度。利用蓄能器充注高壓氮?dú)?可產(chǎn)生高達(dá)20 MPa的燃油噴射壓力。采用266 nm的Nd: YAG激光器作為激發(fā)光源,在通過(guò)圓柱形和球面透鏡組合后形成厚度小于1 mm的片激光,然后經(jīng)過(guò)噴油器軸線照亮噴霧截面。

圖3 復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)測(cè)試系統(tǒng)

本研究的基礎(chǔ)燃料是正己烷,其中添加了兩種示蹤劑,即氟苯(FB)和二乙基甲基胺(DEMA)。己烷/FB/DEMA的體積比為89∶2∶9。CCD相機(jī)分辨率為1 376×1 040,拍攝頻率為1 Hz,在其前端安裝圖像增強(qiáng)器,用以增強(qiáng)噴霧熒光信號(hào),提高拍攝圖片信噪比。由于兩相熒光光譜之間存在光譜重疊現(xiàn)象,因此用兩個(gè)光學(xué)帶通濾波器進(jìn)行了校正處理。

3 結(jié)果與討論

3.1 仿真與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

將仿真結(jié)果中的液相貫穿距數(shù)據(jù)導(dǎo)出,并與試驗(yàn)圖像計(jì)算所得的貫穿距進(jìn)行比較,得到的結(jié)果見(jiàn)圖4。仿真結(jié)果中的貫穿距與試驗(yàn)圖像計(jì)算所得數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)誤差小于3%,因此認(rèn)為兩者吻合度較高。

圖4 仿真與試驗(yàn)的液相貫穿距對(duì)比

使用圖像處理軟件識(shí)別試驗(yàn)圖像并獲得液相分布,并根據(jù)式(1)計(jì)算得到索特平均直徑:

(1)

計(jì)算所得索特平均直徑與仿真數(shù)據(jù)的對(duì)比見(jiàn)圖5。根據(jù)蔡慶軍等[9]的研究可知,兩者的最大誤差小于6 μm,因此可認(rèn)為仿真和實(shí)測(cè)的索特平均直徑基本吻合,仿真模型在液相上與真實(shí)情況吻合良好,驗(yàn)證了仿真模型的可行性。

圖5 索特平均直徑對(duì)比

根據(jù)Zhang等[10]和Düwel等[11]研究,400 K下氣相熒光強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)的氣相濃度基本呈線性關(guān)系。因此,可以通過(guò)對(duì)氣相熒光強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量,計(jì)算得出對(duì)應(yīng)位置氣相濃度的分布。根據(jù)此理論,由試驗(yàn)中的熒光強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果計(jì)算出實(shí)際氣相濃度,并與仿真結(jié)果對(duì)比,結(jié)果如圖6所示。由圖6可以看出,仿真的氣相形態(tài)與試驗(yàn)結(jié)果相符。

圖6 仿真與試驗(yàn)的氣相濃度對(duì)比

然而,仿真模型在氣相質(zhì)量的計(jì)算結(jié)果上與試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了較明顯偏差。氣相質(zhì)量的仿真結(jié)果、試驗(yàn)結(jié)果和兩者之間的誤差值見(jiàn)圖7。由圖7可見(jiàn),在噴射初期,噴射時(shí)刻為0.3 ms之前仿真值與試驗(yàn)值吻合較好,但隨著時(shí)間推移,仿真值與實(shí)際之間的差距逐漸變大。由圖7中的氣相質(zhì)量誤差曲線可知,誤差值從0.4 ms開(kāi)始迅速上升,在1 ms時(shí),誤差達(dá)到140%。

圖7 氣相質(zhì)量對(duì)比與誤差

以噴嘴垂直方向?yàn)橹行妮S,計(jì)算該方向上與噴嘴不同距離處的氣相濃度,并將試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,為便于展示,取噴嘴距離30 mm與50 mm處的氣相濃度進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果如圖8所示?？梢钥闯?在氣相濃度的分布趨勢(shì)上,試驗(yàn)結(jié)果與仿真是一致的,但是在濃度峰值附近,兩者存在明顯偏差,而且隨著與噴嘴距離的增大,這種偏差也在增大。

圖8 噴嘴不同距離處氣相濃度對(duì)比

由以上結(jié)果可知,本研究中的噴霧數(shù)值仿真對(duì)于解決單一燃料組分中的噴霧蒸發(fā)問(wèn)題具有可行性,液相部分與試驗(yàn)擬合良好,但氣相部分存在明顯誤差。

3.2 液滴蒸發(fā)模型誤差分析

在Converge軟件中,蒸發(fā)問(wèn)題的求解模型是基于單個(gè)液滴建立的,這意味著液滴周?chē)苡绊懱匦缘木唧w求解結(jié)果很大程度上取決于單個(gè)液滴的尺寸大小。因此,求解器給出兩種方法來(lái)計(jì)算液滴隨時(shí)間而產(chǎn)生的變化。其中,Frossling相關(guān)性模型使用經(jīng)驗(yàn)方程去描述數(shù)值在徑向上的變化,然后根據(jù)單個(gè)液滴的尺寸,計(jì)算熱傳遞問(wèn)題。當(dāng)液滴半徑大于臨界值時(shí),傳熱問(wèn)題被轉(zhuǎn)換為一個(gè)常微分方程。如果半徑在臨界值內(nèi),則轉(zhuǎn)換為兩個(gè)偏微分方程[12-17]。在該過(guò)程中,單液滴本身的傳熱和液滴向周?chē)纳⒌馁|(zhì)量是影響燃料飽和蒸氣壓的關(guān)鍵因素。這些因素都會(huì)受到液相與氣相邊界變化的影響。

上述對(duì)于Frossling模型方程的分析基于沒(méi)有發(fā)生沸騰的單一組分,但在進(jìn)行復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光的試驗(yàn)過(guò)程中,即使采用單一燃料,也無(wú)法避免示蹤粒子的添加,此時(shí)會(huì)涉及到多組分和多相流的情況。從試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的對(duì)比可得出,蒸發(fā)模型并不能很好地模擬真實(shí)情況。因?yàn)樵诙嘟M分和多相流的情況下,液滴的蒸發(fā)速率和破碎機(jī)制會(huì)受到不同液滴組分帶來(lái)的影響,這可能會(huì)導(dǎo)致部分液滴參數(shù)逼近簡(jiǎn)化模型方程的邊界值,從而使誤差高于預(yù)期值。由于該模型的求解依賴單個(gè)液滴的參數(shù),因此,破碎模型中的液滴尺寸是否符合實(shí)際情況中的液滴分布直接關(guān)系到仿真結(jié)果的正確性。

本次仿真過(guò)程中,Frossling模型在液滴徑向尺寸r0大于臨界值時(shí),r0隨時(shí)間t變化的經(jīng)驗(yàn)方程轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵鲁Ｎ⒎址匠?

(2)

式中:ρg為氣相密度;ρl為液相密度;D為二維擴(kuò)散系數(shù);BM為Spalding質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù);Sh為Sherwood數(shù)。

該模型中Sherwood數(shù)的值依賴以下關(guān)系式:

(3)

式中:Re為雷諾數(shù);Sc為Schmidt數(shù)。因此結(jié)合式(1)和式(2)可知,r0的大小依賴Spalding質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)BM。

在Frossling模型求解過(guò)程中,BM默認(rèn)使用的是單液滴情況下仿真中燃料類(lèi)型對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。但是如果希望通過(guò)計(jì)算獲得BM的數(shù)值,則存在以下關(guān)系式:

(4)

式中:YFs為燃料質(zhì)量分?jǐn)?shù),下標(biāo)s與∞分別代表液滴表面與外部氣流的相關(guān)情況。在理想狀態(tài)的單液滴情況下,YFs和YF∞是定值。然而對(duì)于實(shí)際噴霧,由于液滴與液滴之間存在強(qiáng)烈的質(zhì)量傳遞,單液滴情況所假設(shè)的理想外部環(huán)境并不成立,所以YFs和YF∞的實(shí)際值會(huì)隨著噴霧發(fā)展而不斷產(chǎn)生變動(dòng)。本次仿真中燃料多組分的情況可能加劇了YF的變動(dòng),導(dǎo)致BM值與實(shí)際偏差較大,從而使得式(2)的計(jì)算結(jié)果出錯(cuò)。

3.3 液滴蒸發(fā)模型誤差修正

基于3.2節(jié)中對(duì)于仿真模型誤差原因的分析,現(xiàn)針對(duì)Converge軟件中Frossling模型的輸入文件進(jìn)行修改。取比例系數(shù)λ,范圍設(shè)置為0.5～1.5,然后在該范圍內(nèi)等距取出100個(gè)λ值乘以原公式中的BM經(jīng)驗(yàn)值,并代入模型輸入文件的公式內(nèi)進(jìn)行仿真。將所有仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn),當(dāng)λ=1.02時(shí),仿真與試驗(yàn)的氣相質(zhì)量對(duì)比誤差最小,誤差最大值為33%,相比第一次仿真的誤差最大值140%有顯著降低。具體數(shù)值曲線見(jiàn)圖9。

圖9 修改BM值之后的氣相質(zhì)量對(duì)比與誤差

同時(shí)仿真得出的氣相濃度與試驗(yàn)結(jié)果的吻合度相比第一次仿真也有較大提升,兩次仿真的對(duì)比見(jiàn)圖10。

圖10 修改BM值前后兩次仿真的噴嘴不同距離處氣相濃度對(duì)比

由于修改Spalding質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)(BM值)使仿真精度得到明顯提高,因此可以認(rèn)為上文對(duì)于Frossling模型內(nèi)部方程的分析與猜想是正確的。然而現(xiàn)有的BM值并不一定是最優(yōu)解,后續(xù)可以通過(guò)數(shù)學(xué)手段進(jìn)行二分逼近求解,此處不再討論。另外提高仿真準(zhǔn)確度的途徑除了修正模型方程,還可以在現(xiàn)有的蒸發(fā)模型中引入新的因素,以控制多粒子的相互作用,或者直接引入新的模型,以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)液滴的蒸發(fā)和破碎機(jī)制。不同液滴的區(qū)域性變化會(huì)對(duì)氣相質(zhì)量產(chǎn)生很大影響,這些變化可能是由液滴破碎的隨機(jī)性或者相近液滴之間的相互作用所產(chǎn)生的。在多組分和多相流的情況下,需要更精細(xì)地描述液滴之間的相互作用和破碎機(jī)制,以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)氣相質(zhì)量的變化。

雖然現(xiàn)有的蒸發(fā)模型存在一定的局限性,但通過(guò)對(duì)液滴破碎模型的調(diào)整和校準(zhǔn),仍然可以獲得相對(duì)準(zhǔn)確的仿真結(jié)果。在實(shí)際工程應(yīng)用中,可以利用現(xiàn)有的模型對(duì)氣相模型進(jìn)行校準(zhǔn),以得到更精確的模擬結(jié)果。同時(shí),結(jié)合LIEF技術(shù)進(jìn)行氣相校準(zhǔn)試驗(yàn)的方法也是可行的,可以為液滴蒸發(fā)和破碎的研究提供更加準(zhǔn)確的仿真結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于商業(yè)CFD軟件Converge內(nèi)的Frossling模型建立了一個(gè)噴霧蒸發(fā)模型,使用該模型進(jìn)行了冷態(tài)噴霧仿真,并使用復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光與定容彈進(jìn)行了相同條件下的試驗(yàn),對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明,仿真模型具有可行性,液相部分仿真效果較好,但氣相部分出現(xiàn)明顯偏差。

在噴霧蒸發(fā)模型仿真結(jié)果中,液相的貫穿距、索特平均直徑均與試驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)較高吻合度,但是在氣相質(zhì)量以及噴嘴軸線方向的氣相濃度上出現(xiàn)了較明顯的偏差,通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),這是由于仿真中采用的Frossling單液滴蒸發(fā)模型方程在多組分和多相流情況下無(wú)法準(zhǔn)確判斷氣相噴霧的整體蒸發(fā)量。不同區(qū)域液滴破碎的隨機(jī)性和液滴間的傳質(zhì)傳熱過(guò)程可能導(dǎo)致部分液滴的半徑接近方程邊界,使計(jì)算的誤差超過(guò)預(yù)期值,最終導(dǎo)致仿真過(guò)程中的噴霧的蒸發(fā)和傳熱過(guò)程與實(shí)際情況產(chǎn)生明顯偏差。通過(guò)分析Frossling模型方程,修正了經(jīng)驗(yàn)方程參數(shù),使誤差顯著降低。

盡管目前的噴霧數(shù)值仿真研究已經(jīng)相對(duì)成熟,能夠獲取全面的數(shù)據(jù)結(jié)果,但數(shù)據(jù)的可信度并不能得到有效保證。由于Frossling單液滴模型在多組分和多相流的情況下可能會(huì)使部分區(qū)域的液滴參數(shù)逼近模型方程邊界值,從而使誤差高于預(yù)期值。因此,單純依賴仿真數(shù)據(jù)是不可靠的,在使用仿真模型進(jìn)行理論研究之前,有必要提前對(duì)模型進(jìn)行校準(zhǔn),以保證研究的可行性與可靠性。在現(xiàn)實(shí)工程應(yīng)用場(chǎng)景中,應(yīng)該針對(duì)具體工況修正模型輸入文件或者使用LIEF技術(shù)進(jìn)行氣相校準(zhǔn)。