内燃机附壁油膜蒸发的一维解析-哈尔滨工程大学学报.PDF

第３７卷第５期 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ．３７ №．５ ２０１６年５月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｍａｙ ２０１６ 内燃机附壁油膜蒸发的一维解析 刘红，闫燕安，尹洪超，贾明，解茂昭 （大连理工大学 能源与动力学院海洋能源利用与节能教育部重点实验室，辽宁 大连 １１６０２４） 摘　 要：内燃机中附壁油膜是产生污染物排放的重要原因，针对该问题，本文提出了一个用于预测附壁油膜蒸发率 的方程，并建立了一维非稳态数学模型来分析附壁油膜的加热和蒸发特性。 该模型考虑了油膜与壁面的热传导， 与空气的对流换热以及自身蒸发所释放的热量。 应用所建立的模型预测了正十二烷在高温高压环境中的瞬态加 热蒸发过程，考虑了油膜物性随温度的变化，得到了不同时刻不同位置附壁油膜温度分布的解析解。 结果表明：附 壁油膜的加热蒸发过程大致可以分为３个阶段，即初始表面快速加热阶段，稳定加热蒸发阶段和末尾阶段；在较薄 的初始油膜，较高的环境温度和对流换热系数以及较低的环境压力下，油膜蒸发较快。 关键词：附壁油膜；加热；蒸发；一维解析；内燃机 ＤＯＩ：１０．１１９９０／ ｊｈｅｕ．２０１５０１０３６ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．Ｕ０８４５．００６．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＰ３９１．４１　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１６）０５⁃０６９０⁃０７ Ａｎ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｗａｌｌ⁃ｆｉｌｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｓ ＬＩＵ Ｈｏｎｇ，ＹＡＮ Ｙａｎ＇ａｎ，ＹＩＮ Ｈｏｎｇｃｈａｏ，ＪＩＡ Ｍｉｎｇ，ＸＩＥ Ｍａｏｚｈａｏ （Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｃｅａｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄＥｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄＰｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０２４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｕｎｃｏｍｂｕｓｔｅｄ ｆｉｌｍ ｏｆ ｆｕｅｌ ｏｎ ｔｈｅ ｐｉｓｔｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ ｗａｌｌｓ ｏｆ ａｎ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ ｉｓ ａ ｐｒｉｍａｔｙ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ，ａｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｌｌ ｆｉｌｍｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ａ ｏｎｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｕｎｓｔａｂｌｅ⁃ｓｔａｔｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏ ｅｖａｌｕ⁃ ａｔｅ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ａｎｄ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｌｌ ｆｉｌｍ． Ｔｈｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｆｉｌｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｌｌ，ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆｉｌｍａｎｄｔｈｅａｍｂｉｅｎｔａｉｒａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄｂｙｈｅａｔｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎａｎｄｅ⁃ ｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅｗａｌｌｆｉｌｍｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｎｔｈｉｓｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ ａｎｎ⁃ｄｏｄｅｃａｎｅｆｕｅｌａｔｈｉｇｈ ａｍｂｉｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａｎ ａｎａｌｙｔｉ