HSDI柴油机雾化与排放特性瞬态多维建模和数值研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:149

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出版时间:2009-1

价格:28.00元

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isbn号码:9787564018092

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• 柴油机
• 雾化
• 排放
• 瞬态特性
• 多维建模
• 数值研究
• HSDI
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• 燃烧
• 仿真

《HSDI柴油机雾化与排放特性瞬态多维建模和数值研究》一书，专注于解析柴油机内部复杂燃烧过程，特别是瞬态工况下的雾化与排放特性，并构建了精细化的多维模型进行深入的数值模拟与分析。 本书旨在为柴油机研发工程师、燃烧学研究者以及相关领域的学生提供一套系统性的理论框架和实践工具。全书内容围绕柴油机燃烧的核心环节展开，从微观的燃油喷雾形成机理，到宏观的燃烧产物排放规律，逐层深入，力求阐明其内在联系与相互影响。 第一部分：柴油机雾化特性建模与模拟 本部分重点关注柴油机喷雾的形成与演化过程。我们首先回顾了液体喷雾形成的基本理论，包括液滴破碎机制（如瑞利-泰勒不稳定性、韦伯数不稳定性等）、空腔形成、液膜破碎等关键物理现象。在此基础上，结合柴油机喷射系统的特点，详细介绍了适用于高速高压喷射的雾化模型。 多相流模型构建： 引入并详述了基于欧拉-拉格朗日方法的两相流模型。该模型能够同时描述连续相（空气）和离散相（燃油液滴）的运动和相互作用。对于连续相，采用Navier-Stokes方程组进行求解；对于离散相，则运用液滴轨迹方程，并耦合了液滴的蒸发、破碎、聚结等过程。 蒸发模型： 针对柴油机高温高压环境下的燃油蒸发，本书采用了多种蒸发模型，包括基于菲克定律的简单模型，以及考虑液滴内部温度和浓度梯度的更复杂的模型。重点分析了不同模型在预测蒸发速率和蒸发行为上的差异。 破碎模型： 详细讲解了多种液滴破碎模型，如TAB模型（Taylor Analogy Breakup）、KH-RT模型（Kelvin-Helmholtz and Rayleigh-Taylor Instability）等，并分析了它们在模拟不同喷射压力和工况下的雾化细度表现。 模型验证： 通过与实验数据对比，对所建立的雾化模型进行严格验证，确保其能够准确预测燃油的液滴尺寸分布、液滴速度、蒸发率等关键参数。 第二部分：柴油机瞬态燃烧过程建模与数值研究 本部分将雾化模型与燃烧模型相结合，对柴油机瞬态工况下的燃烧过程进行深入研究。 燃烧化学动力学： 介绍了适用于柴油机燃烧的化学反应机理，包括碳氢化合物的氧化过程、中间产物的生成与转化等。针对柴油机的低当量比和多环芳烃（PAHs）的生成，特别选取并优化了相应的详细化学反应机理。 瞬态燃烧模型： 采用有限速率化学动力学模型，将化学反应速率与湍流混合速率耦合，以模拟快速变化的燃烧过程。详细阐述了如何处理燃烧过程中释放的大量热量及其对周围介质的影响。 湍流模型： 针对柴油机缸内复杂的流动和混合过程，本书选取并分析了多种湍流模型，如标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型以及大涡模拟（LES）方法，并讨论了它们在捕捉不同尺度湍流结构上的适用性。 瞬态工况模拟： 重点关注柴油机启动、加速、减速等瞬态工况下的燃烧特性。模拟分析了在这些工况下，喷油量、喷油时刻、缸内压力、温度等参数的快速变化对燃油雾化、蒸发、混合以及最终燃烧效率的影响。 第三部分：柴油机排放特性建模与数值研究 在精确模拟雾化和燃烧过程的基础上，本部分重点研究柴油机的排放特性。 排放物生成机理： 深入分析了柴油机主要排放物，如氮氧化物（NOx）、碳烟（Soot）、一氧化碳（CO）、未燃碳氢化合物（UHC）的生成机理。 NOx生成： 详细阐述了热力学NOx、燃料型NOx以及生成-燃烧NOx的机理，并重点研究了缸内温度、氧气浓度、燃烧持续时间对NOx生成的影响。 碳烟生成与氧化： 详细介绍了碳烟核化、增长、氧化等过程，并分析了燃料成分、局部当量比、温度和停留时间等因素对碳烟生成量的影响。 CO和UHC生成： 分析了不完全燃烧导致的CO和UHC生成机理，并探讨了燃烧温度、缺氧条件等对其生成的影响。 排放模型耦合： 将上述排放生成模型与之前的雾化和燃烧模型进行耦合，实现对柴油机排放物的预测。 瞬态排放特性分析： 针对柴油机在不同瞬态工况下的运行，模拟分析了NOx、碳烟、CO、UHC等排放物的瞬态变化规律。研究了诸如加速过程中的瞬态高排放现象，并探讨了其背后的物理机制。 减排技术影响评估： 通过数值模拟，初步评估了不同减排技术（如EGR、高压共轨喷射策略优化、后处理技术等）在瞬态工况下对柴油机排放特性的影响，为实际工程应用提供理论参考。 本书特色： 理论与实践结合： 既有深厚的理论基础，又注重实际应用，将复杂的物理化学过程转化为可计算的模型。 瞬态工况聚焦： 突出瞬态工况的研究，填补了柴油机稳态工况研究的不足，更贴近实际运行情况。 多维模型精度： 采用多维模型，能够更精确地捕捉缸内流场、温度场、浓度场的空间分布及其动态变化。 数值模拟工具： 提供了强大的数值模拟方法，为读者提供了分析和解决实际工程问题的工具。 本书的出版，将为柴油机技术的研究与发展提供重要的理论支撑和技术指导，尤其是在满足日益严格的排放法规和提高燃油经济性方面，将具有重要的现实意义。

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我是一个偏向于实验验证的工程师，对纯粹的数学推导有时会感到枯燥，但我深知，没有坚实的理论模型作为支撑，任何实验数据都只能是零散的现象描述。这本书的价值，我想应该在于它提供了一个将物理直觉转化为可计算方程的桥梁。我希望看到的是，作者是如何将复杂的流体动力学、传热传质过程，特别是燃烧室内的化学反应动力学，整合进一个统一的瞬态框架中的。雾化过程的初始条件对后续燃烧的整个轨迹有着决定性的影响，所以，书中对雾化初期液膜的稳定性和剪切破碎过程的建模深度，将是我衡量这本书专业程度的重要标准。此外，对于“数值研究”这部分，我更关心其稳定性和收敛性。瞬态问题本身就容易出现数值震荡，如果书中能深入探讨特定算法（如有限体积法或有限元法）在处理这种强对流、强反应耦合问题时的稳定性控制策略，那对于提升我们日常仿真工作的可靠性至关重要。

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最近几年，随着电控技术的飞速发展，柴油机正朝着越来越复杂的控制策略方向发展，比如双喷射、预喷射等，这些都要求我们对燃烧过程的实时变化有更精细的理解。这本书如果能构建一个能够适应这种快速、周期性变化输入（比如喷油压力、点火提前角）的仿真平台，那它就不仅仅是一本学术专著，而是一个实用的决策支持工具。我特别好奇的是，书中对颗粒物（PM）的生成和氧化环节是如何进行建模的。是采用经典的液相/气相凝结模型，还是包含了更细致的碳核形成机制？在雾化不完全的贫油区，液滴的蒸发速率和停留时间对最终的烟度影响巨大，这本书在这方面的细致分析，将直接关系到我们能否在满足超低氮氧化物排放的同时，避免碳烟的超标。这本书的气场非常强，它不是那种随随便便就能翻完的书，更像是一份需要投入大量精力去消化的技术蓝图。

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这本书的封面设计挺吸引人的，那种深邃的蓝色调配合着一些复杂的工程图表，让人一眼就能感觉到这是一本硬核的专业书籍。光是看到“瞬态多维建模”这几个字，我就知道这不是那种泛泛而谈的入门读物，而是直指核心的深度研究。我目前正在进行一项关于内燃机燃烧过程优化的项目，特别是在快速负荷变化情况下的性能分析，这本书的理论框架和建模方法听起来正是我急需的。特别是它聚焦于“雾化”与“排放”这两个相互制约的关键环节，这在实际工程应用中是最大的痛点。我希望能从中找到一套系统性的、能指导我构建更精确仿真模型的工具集。我尤其期待书中对不同喷射策略下雾化结构演变的描述，因为这直接决定了混合气的形成效率，进而影响到 NOx 和颗粒物的生成路径。如果书中能提供一些经过实验数据验证的参数化模型，那就太棒了，这将大大缩短我的研发周期。这本书的厚度也让我信心十足，它显然是作者多年心血的结晶，涵盖了从基础物理化学到复杂数值求解的全过程，是值得反复研读的工具书。

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作为一名长期关注环保法规和绿色动力的研究人员，我发现当前很多公开文献对柴油机瞬态排放的研究还停留在现象描述层面，缺乏对底层物理机制的深度剖析。这本书的题目昭示着它试图填补这一空白，通过“多维建模”来揭示雾化不良如何沿着一个复杂的因果链条最终导向超标排放。我希望书中能清晰地展示出，在某个特定的瞬态工况下，是雾化不均匀导致的局部富燃料区先形成，还是燃烧室湍流混合不足先成为主导矛盾。这种细致的归因分析，是制定有效控制策略的前提。如果书中能提供一套针对特定发动机平台和燃料类型的“模型校准流程”或“敏感性分析指南”，那就具有极高的实用价值了。总而言之，这本书给人的感觉是严谨、深入且前沿，它似乎在对读者发出挑战：你准备好深入到柴油机燃烧最核心的动态秘密了吗？这绝对是这个领域内不可多得的宝藏。

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说实话，我一开始是被书名中“HSDI”这个缩写吸引的，它代表着某种特定的高压直喷技术，这无疑是当前柴油机技术发展的前沿阵地。对于我们这些长期在发动机控制系统领域摸爬滚打的人来说，如何在高动态工况下维持喷雾的稳定性和穿透性，同时满足日益严苛的排放法规，简直是一场无休止的博弈。这本书如果能提供关于这种特定技术在不同运行边界条件下的详细动态响应曲线和机理分析，那简直就是如获至宝。我关注的重点是，作者如何处理模型中的非线性和多尺度耦合问题。毕竟，从微米级的液滴破碎到宏观的缸内流动，再到最终的污染物形成，其间的尺度跨越是巨大的挑战。我希望它不仅仅停留在理论推导上，而是能提供一些实际可操作的简化模型或降阶方法，让那些没有超级计算资源的工程师也能在自己的工作站上进行有效的初步分析。如果书中能比较不同数值方法（比如 LBM 或 LES）在处理这种瞬态现象时的优劣和计算成本，那就更具参考价值了。

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