基于数值模拟的柴油机双ω燃烧系统燃烧及排放性能深度剖析

基于数值模拟的柴油机双ω燃烧系统燃烧及排放性能深度剖析一、引言1.1研究背景与意义在全球能源需求持续增长和环境问题日益严峻的背景下，柴油机作为广泛应用于工业、交通运输等领域的动力设备，其性能优化和排放控制备受关注。随着石油资源的逐渐枯竭，提高柴油机的燃油经济性，降低能源消耗成为当务之急。同时，柴油机排放的氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）等污染物对大气环境和人类健康造成了严重威胁，严格的排放法规不断出台，促使柴油机必须在燃烧效率和排放性能上取得突破。双ω燃烧系统作为一种新型的燃烧室设计，为柴油机性能提升提供了新的途径。它通过独特的结构设计，能够有效改善缸内混合气形成和燃烧过程，提高燃油与空气的混合均匀性，增强燃烧室内的气流运动，从而实现更高效的燃烧，降低燃油消耗和污染物排放。研究双ω燃烧系统对于推动柴油机技术进步，满足日益严格的能源和环保要求具有重要意义。数值模拟作为一种高效、经济的研究手段，在柴油机燃烧系统研究中发挥着不可或缺的作用。它能够深入揭示燃烧室内复杂的物理和化学过程，如喷雾、混合、燃烧和排放生成机理等，为燃烧系统的优化设计提供理论依据。与传统的试验研究相比，数值模拟可以在较短时间内对多种设计方案进行评估和分析，大大节省了研发成本和时间。因此，采用数值模拟方法研究柴油机双ω燃烧系统的燃烧及排放性能，对于加速新型燃烧系统的开发和应用具有重要的现实意义。1.2国内外研究现状在柴油机燃烧系统研究方面，国内外学者开展了大量工作。早期的研究主要集中在传统的直喷式燃烧系统，通过改进喷油器结构、优化喷油参数以及调整燃烧室形状等方式，来提高燃烧效率和降低排放。随着排放法规的日益严格，新型燃烧技术如均质压燃（HCCI）、预混合充量压燃（PCCI）和低温燃烧（LTC）等成为研究热点，这些技术旨在通过改变混合气形成和燃烧方式，实现更清洁高效的燃烧过程。对于双ω燃烧系统，国内江苏大学的魏胜利等人进行了深入研究。他们在ZS1100M型柴油机上进行了带双ω燃烧室的燃烧系统的初步性能试验，研究结果表明双ω燃烧室的几何形状对柴油机燃烧系统的油耗与排放性能有较大影响。在额定工况下，57型燃烧室方案的油耗与碳烟排放最低；65型燃烧室方案的NO排放与原机相比基本不变，油耗却降低了2.2％，碳烟排放降低了8.3％。在额定转速下，65型燃烧室的油嘴突出高度在2.6mm时油耗与碳烟排放性能最优。此外，他们还应用AVLFIRE软件对不同喷孔分布形式的双ω型燃烧室缸内喷雾、混合气形成和燃烧过程进行数值模拟，分析得出适当增加上排喷孔的数目能够有效提高混合气形成质量，改善燃烧过程；采用上排5个、下排3个的喷孔分布形式能够获得较低的氮氧化物和碳烟颗粒排放。国外学者也对柴油机燃烧系统进行了多方面研究，虽然针对双ω燃烧系统的研究相对较少，但在相关燃烧理论和数值模拟方法上取得了不少成果。在燃烧理论方面，对燃烧过程中的化学反应动力学、湍流混合等机理有了更深入的理解；在数值模拟方面，不断开发和完善更精确的计算模型和算法，提高模拟结果的准确性和可靠性。然而，现有研究仍存在一些不足之处。在双ω燃烧系统的研究中，对其内部复杂的流场结构和燃烧过程的耦合作用研究还不够深入，不同参数对燃烧及排放性能的综合影响规律尚未完全明确。在数值模拟方面，虽然已有多种模型用于模拟柴油机燃烧过程，但模型的准确性和适用性仍有待进一步提高，特别是在处理多物理场耦合和复杂化学反应时，模拟结果与实际情况还存在一定偏差。因此，有必要进一步深入研究柴油机双ω燃烧系统的燃烧及排放性能，完善数值模拟方法，为其优化设计提供更坚实的理论基础和技术支持。1.3研究目标与内容本研究旨在通过数值模拟的方法，深入揭示柴油机双ω燃烧系统的燃烧及排放性能，明确其内部复杂的物理和化学过程，为该燃烧系统的优化设计提供理论依据和技术支持。具体研究内容如下：建立双ω燃烧系统数值模型：基于计算流体力学（CFD）和燃烧理论，利用专业的数值模拟软件，建立柴油机双ω燃烧系统的三维数值模型。模型将考虑喷雾、混合、燃烧和排放生成等多个物理过程，并合理选择和验证相关的子模型，确保模型的准确性和可靠性。模拟分析双ω燃烧系统的燃烧过程：运用建立的数值模型，对双ω燃烧系统在不同工况下的燃烧过程进行模拟计算。分析燃烧室内的温度场、压力场、速度场以及当量比分布等参数的变化规律，研究燃油喷雾特性、混合气形成过程以及燃烧室内气流运动对燃烧过程的影响机制，揭示双ω燃烧系统的高效燃烧原理。研究双ω燃烧系统的排放性能：在模拟燃烧过程的基础上，考虑氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）等污染物的生成机理，模拟分析双ω燃烧系统的排放特性。研究不同工况下污染物的生成量和分布规律，探讨燃烧过程参数与排放性能之间的内在联系，为降低柴油机排放提供理论指导。分析影响双ω燃烧系统性能的因素：通过改变喷油参数（如喷油压力、喷油提前角、喷孔数目和分布等）、燃烧室结构参数（如ω形状、喉口直径等）以及进气参数（如进气温度、进气压力、涡流比等），研究这些因素对双ω燃烧系统燃烧及排放性能的影响。通过正交试验或单因素试验等方法，确定各因素的影响程度和相互作用关系，为燃烧系统的优化设计提供参考依据。优化双ω燃烧系统并验证性能：根据模拟分析结果，对双ω燃烧系统的结构和参数进行优化设计。采用多目标优化方法，综合考虑燃烧效率、燃油经济性和排放性能等指标，寻求最佳的设计方案。最后，通过与实验数据对比或进一步的模拟验证，评估优化后燃烧系统的性能提升效果，确保研究成果的实用性和有效性。1.4研究方法与技术路线本研究采用数值模拟为主，结合实验验证的研究方法。具体来说，利用专业的CFD软件（如AVLFIRE、ANSYSFluent等）进行柴油机双ω燃烧系统的数值模拟研究。这些软件具有强大的物理模型库和计算求解器，能够准确模拟复杂的流动、传热和化学反应过程。在数值模拟过程中，通过合理选择和设置相关模型参数，确保模拟结果的准确性和可靠性。同时，收集相关的实验数据对数值模型进行验证和校准，以提高模型的精度。若条件允许，开展一定的实验研究，进一步验证数值模拟结果的正确性，为燃烧系统的优化设计提供更有力的支持。技术路线如下：模型建立：首先，根据柴油机双ω燃烧系统的实际结构尺寸，利用三维建模软件（如UG、SolidWorks等）建立精确的几何模型。然后，将几何模型导入到CFD软件中，进行网格划分。采用合适的网格划分策略，确保在关键区域（如喷油器附近、燃烧室壁面等）具有足够的网格分辨率，以准确捕捉复杂的物理现象。接着，根据柴油机的工作过程和燃烧特性，设置模拟的初始条件和边界条件，包括进气压力、温度、流量，燃油喷射参数，壁面传热条件等。同时，选择合适的湍流模型、喷雾模型、燃烧模型和排放模型等，构建完整的数值模拟模型。模型验证：收集相关的实验数据，包括缸内压力、温度、排放物浓度等，与数值模拟结果进行对比分析。通过调整模型参数，如湍流模型常数、燃烧反应速率等，使模拟结果与实验数据达到较好的吻合度，从而验证模型的准确性和可靠性。模拟分析：利用验证后的数值模型，对不同工况下双ω燃烧系统的燃烧及排放性能进行模拟计算。分析燃烧室内的流场、温度场、浓度场等参数的变化规律，研究燃油喷雾、混合气形成、燃烧和排放生成等过程的内在机制。通过改变喷油参数、燃烧室结构参数和进气参数等，进行多组模拟计算，分析各因素对燃烧及排放性能的影响。优化设计：根据模拟分析结果，采用多目标优化算法（如非支配排序遗传算法NSGA-II等）对双ω燃烧系统的结构和参数进行优化设计。以燃烧效率、燃油经济性和排放性能等为优化目标，确定最佳的设计方案。结果验证：对优化后的燃烧系统进行数值模拟验证，评估其性能提升效果。若有条件，进行实验验证，将优化后的燃烧系统应用于实际柴油机中，测试其燃烧及排放性能，与数值模拟结果进行对比分析，进一步验证优化设计的有效性。技术路线图如下所示：+-------------------+|建立几何模型||(UG、SolidWorks等)|+-------------------+|v+-------------------+|网格划分||(CFD软件)|+-------------------+|v+-------------------+|设置初始、边界条件||选择物理模型||(CFD软件)|+-------------------+|v+-------------------+|模型验证||(与实验数据对比)|+-------------------+|v+-------------------+|模拟分析||(不同工况、参数)|+-------------------+|v+-------------------+|优化设计||(多目标优化算法)|+-------------------+|v+-------------------+|结果验证||(数值模拟、实验)|+-------------------+二、柴油机双ω燃烧系统概述2.1系统结构与工作原理2.1.1结构特点柴油机双ω燃烧系统主要由双ω燃烧室、双排喷孔喷油器等关键部件构成。双ω燃烧室的独特之处在于其形状设计，它由上下两个ω形凹坑组成，中间通过凸脊分隔。这种结构在燃烧室腰部形成缩口，使得上部燃烧室空间较大，下部燃烧室空间相对较小。一般来说，上ω凹坑深度较浅，直径较大，有利于燃油的早期扩散和混合气的形成；下ω凹坑深度相对较深，直径较小，能在燃烧后期促进油气的进一步混合和燃烧。例如，在一些研究中，上ω凹坑深度与直径之比约为0.2-0.3，下ω凹坑深度与直径之比约为0.3-0.4，通过这样的比例设计，优化了燃烧室内的气流运动和燃油分布。双排喷孔喷油器的上下两排喷孔交错布置，具有不同的孔径、孔分布及喷射夹角。上排喷孔通常用于将燃油喷向上ω凹坑，其孔径可能相对较小，以实现更精细的燃油雾化，促进燃油与空气在较大空间内的均匀混合；下排喷孔将燃油喷向下ω凹坑，孔径可适当增大，以保证燃油有足够的贯穿距，深入下ω凹坑内部，与空气充分混合。上下排喷孔的喷射夹角也经过精心设计，以确保燃油能够准确地喷入对应的ω凹坑区域，提高燃油与空气的混合效率。例如，上排喷孔喷射夹角可在140°-160°之间，下排喷孔喷射夹角在120°-140°之间，通过这样的角度设置，使油束在燃烧室空间分布更加合理。与传统燃烧系统相比，双ω燃烧系统的结构差异显著。传统燃烧系统多采用单ω燃烧室或其他简单形状的燃烧室，喷油器通常为单排喷孔。单ω燃烧室的燃油分布和混合气形成相对单一，难以充分利用燃烧室内的空气，导致空气利用率较低；而双ω燃烧室通过上下两个ω凹坑的协同作用，能够更好地引导燃油和空气的混合，提高空气利用率。单排喷孔喷油器在燃油喷射的空间分布上不如双排喷孔灵活，无法根据燃烧室的不同区域进行针对性的燃油喷射，而双排喷孔喷油器可以通过不同的喷孔参数设置，实现燃油在上下ω凹坑内的合理分布，从而改善混合气形成质量。2.1.2工作原理在进气冲程中，活塞下行，气缸内形成负压，新鲜空气通过进气道进入气缸。由于双ω燃烧室的特殊结构，进气过程中会在燃烧室内形成一定的进气涡流。进气道的形状和布置与双ω燃烧室相配合，使得空气在进入燃烧室时产生旋转运动，这种进气涡流有助于后续燃油与空气的混合。例如，通过优化进气道的螺旋角度和入口位置，可使进气涡流比达到1.5-2.5之间，增强空气与燃油的混合效果。压缩冲程中，活塞上行，对气缸内的空气进行压缩。随着活塞的接近上止点，空气被压缩到高温高压状态。此时，双排喷孔喷油器开始工作，将燃油分别喷入上下ω凹坑。上排喷孔喷出的燃油在进气涡流和上ω凹坑形状的共同作用下，迅速在较大的上部空间内扩散，与空气初步混合形成可燃混合气；下排喷孔喷出的燃油则喷向下ω凹坑，由于下ω凹坑空间相对较小且较深，燃油在其中与空气混合的速度相对较慢，但能在燃烧后期提供持续的混合气补充。燃烧冲程时，在压缩冲程末期形成的可燃混合气首先被点燃，开始燃烧。预混合燃烧阶段，由于前期形成的混合气较为均匀，燃烧迅速进行，释放大量热量，使气缸内压力和温度急剧上升。随着燃烧的进行，扩散燃烧逐渐占据主导，此时未完全燃烧的燃油继续与周围空气混合并燃烧。双ω燃烧室的凸脊对气流起到分流引导的作用，使得上下ω凹坑内的燃烧相互影响又相对独立。上ω凹坑内的燃烧产生的高温高压气体在凸脊的作用下，部分流向下方，促进下ω凹坑内的燃油与空气进一步混合燃烧；下ω凹坑内的燃烧也会对上方的燃烧产生一定的扰动，增强整体的燃烧效果。排气冲程中，活塞上行，将燃烧后的废气通过排气道排出气缸。在整个工作循环中，双ω燃烧系统通过独特的结构设计和燃油喷射方式，实现了燃油与空气的良好混合和高效燃烧，提高了柴油机的性能。2.2双ω燃烧系统的优势双ω燃烧系统在改善喷雾空间分布方面具有明显优势。双排喷孔喷油器的设计使得燃油能够分别喷入上下两个ω凹坑，根据凹坑的形状和空间特点，实现燃油在不同区域的合理分布。上排喷孔将燃油喷向上ω凹坑的较大空间，使燃油能够在较大范围内扩散，增加了燃油与空气的接触面积；下排喷孔将燃油喷入相对较小且深的下ω凹坑，保证了燃油在燃烧后期的供应和混合。这种喷雾空间分布的优化，相比于传统单排喷孔和单ω燃烧室的燃烧系统，能够更充分地利用燃烧室内的空间，提高燃油与空气的混合均匀性。该系统能有效提高混合气形成质量。进气涡流与双ω燃烧室的结构相互配合，促进了燃油与空气的混合。在进气冲程中形成的进气涡流，在压缩和燃烧冲程中持续存在，带动燃油在燃烧室内旋转运动，使燃油与空气能够更充分地接触和混合。双ω燃烧室的凸脊对气流的分流引导作用，进一步增强了混合气的形成效果。凸脊将上下ω凹坑内的气流分开，形成不同的流动区域，使燃油在各自的区域内与空气更好地混合，同时又通过气流的相互作用，促进了两个区域之间混合气的交流和融合，从而提高了整体的混合气形成质量。双ω燃烧系统还加强了气流运动。燃烧室的缩口结构和上下ω凹坑的形状设计，使得气流在燃烧室内形成复杂的流动模式。除了进气涡流外，在燃烧过程中，由于压力差和温度梯度的作用，燃烧室内还会产生挤流和滚流等气流运动。这些气流运动相互叠加，增强了燃油与空气的混合强度，加快了燃烧速度。在压缩冲程末期，活塞接近上止点时，挤流作用使燃烧室内的空气向ω凹坑中心聚集，与喷入的燃油更充分地混合；在燃烧过程中，滚流运动则有助于将燃烧产生的热量和活性物质均匀分布到整个燃烧室内，促进燃烧的稳定进行。与传统燃烧系统相比，双ω燃烧系统在性能上有显著提升。在燃油经济性方面，由于混合气形成质量的提高和燃烧效率的提升，双ω燃烧系统能够使燃油更充分地燃烧，减少燃油的浪费，从而降低燃油消耗。研究表明，在相同工况下，采用双ω燃烧系统的柴油机燃油消耗率可比传统燃烧系统降低5%-10%。在排放性能方面，良好的混合气形成和燃烧过程有助于减少污染物的生成。合理的喷雾空间分布和气流运动使得燃烧更接近理想的化学计量比，减少了因燃油不完全燃烧产生的碳烟（Soot）排放；同时，较低的燃烧温度和较短的燃烧持续期也降低了氮氧化物（NOx）的生成。相关实验数据显示，双ω燃烧系统的碳烟排放可比传统系统降低20%-30%，氮氧化物排放降低10%-20%，在动力性能方面，高效的燃烧过程使气缸内压力升高率更合理，燃烧产生的爆发力更强，从而提高了柴油机的动力输出，提升了柴油机的扭矩和功率。三、数值模拟方法与模型建立3.1数值模拟软件选择在柴油机燃烧模拟领域，常用的CFD软件有ANSYSFluent、AVLFIRE、STAR-CCM+等。ANSYSFluent是一款功能强大的通用CFD软件，拥有丰富的物理模型库，在工业领域广泛应用，能处理多种复杂流动和传热问题。STAR-CCM+搭载了先进的网格生成技术，使用多面体网格，在保持计算精度的情况下，可大幅提高计算性能，尤其在船类行业的前期设计研究中应用广泛。AVLFIRE在柴油机燃烧模拟方面具有独特优势。它专门针对内燃机研发，内置了大量适用于内燃机工作过程模拟的模型和算法，如精确的喷雾模型、燃烧模型和排放模型等，能够准确模拟柴油机缸内复杂的物理和化学过程。AVLFIRE具有良好的前处理和后处理功能，前处理中网格划分功能强大，可对复杂的燃烧室几何结构进行高质量的网格划分；后处理能提供丰富的可视化结果，方便用户直观地分析模拟数据。它还支持与其他软件的协同工作，如与AVLBoost联合进行整机性能模拟，为柴油机的优化设计提供更全面的分析。因此，综合考虑本研究的需求和软件特点，选择AVLFIRE作为数值模拟软件，以确保对柴油机双ω燃烧系统的燃烧及排放性能进行准确深入的研究。3.2物理模型与数学模型3.2.1喷雾模型在本研究中，选用了KH-RT（Kelvin-Helmholtz/Rayleigh-Taylor）喷雾破碎模型。该模型基于表面波不稳定性理论，认为液体射流破碎是由于气液两相之间的相对速度造成的。在喷嘴出口附近，射流表面首先受到Kelvin-Helmholtz（KH）不稳定波的作用，随着射流的发展，在下游区域Rayleigh-Taylor（RT）不稳定波对射流破碎起主导作用。具体来说，KH波在气液界面产生，其增长导致液滴从射流表面剥落；而RT波则在液滴形成后，当液滴与周围气体存在密度差和加速度时起作用，进一步使液滴破碎。该模型能够较好地反映高相对速度和高环境密度下的液滴破碎过程，适用于柴油机高压喷射的喷雾模拟，准确描述燃油从喷油器喷出后的雾化过程。对于燃油的蒸发过程，采用了Dukowicz蒸发模型。该模型考虑了液滴与周围气体之间的传热传质，认为蒸发速率与液滴表面的温度、压力以及周围气体的温度、浓度等因素有关。通过求解能量守恒方程和质量守恒方程，计算液滴的蒸发速率，从而准确模拟燃油在燃烧室内的蒸发过程，为后续的混合气形成和燃烧模拟提供准确的边界条件。在喷雾碰壁方面，选用了Weller喷雾碰壁模型。该模型将喷雾碰壁分为反弹、粘附和破碎三种情况，根据碰壁时的液滴速度、入射角以及壁面条件等参数来判断碰壁后的状态。当液滴碰壁速度较低、入射角较小时，液滴可能会粘附在壁面上；当速度和入射角较大时，液滴会发生反弹或破碎，破碎后的小液滴会重新进入气相参与混合和燃烧过程。这种模型能够更真实地模拟燃油喷雾与燃烧室壁面相互作用的复杂过程，对准确模拟混合气形成和燃烧过程具有重要意义。3.2.2燃烧模型本研究采用涡耗散概念（EDC）燃烧模型来模拟双ω燃烧系统的燃烧过程。涡耗散概念源于对流体力学方程中涡动能所表征的惯性耗散和黏性耗散的独特诠释，将湍流燃烧过程视为在一系列小尺度的涡团内进行的化学反应。在EDC模型中，假设化学反应发生在湍流微团内部，这些微团的尺度远小于湍流的特征尺度。通过引入一个特征时间尺度，将湍流时间尺度与化学反应时间尺度联系起来，从而描述燃烧速率。该模型能够正确表征惯性耗散和黏性耗散的相对贡献，更好地描述火焰密度的变化，相比其他一些燃烧模型，如涡耗散模型（EDM），EDC模型考虑了分子输运和化学动力学因素的影响，计算结果更加准确。对于双ω燃烧系统，其内部复杂的气流运动和燃油与空气的混合过程，EDC模型能够更精确地捕捉燃烧过程中的物理和化学现象，准确模拟燃烧室内的温度场、压力场以及燃烧产物的分布，为研究双ω燃烧系统的燃烧特性提供可靠的依据。3.2.3排放模型对于NOx的生成，采用Zeldovich机理模型。该模型认为NOx的生成主要通过高温下的三个基元反应进行：N2+O=NO+N，N+O2=NO+O，N+OH=NO+H。在燃烧过程中，高温区域的氧气和氮气分子在热激发下发生上述反应，生成NOx。该模型考虑了温度、氧气浓度和反应时间等因素对NOx生成的影响，能够较好地预测柴油机燃烧过程中NOx的生成量和分布。Soot的生成则采用Hiroyasu模型。该模型基于燃油的裂解和脱氢反应机理，认为Soot的生成经历了燃油分子的热解、聚合和表面生长等过程。通过计算燃油在高温缺氧环境下的裂解产物浓度，以及这些产物之间的聚合反应速率，来预测Soot的生成量。模型还考虑了Soot的氧化过程，认为在富氧区域，Soot会与氧气发生氧化反应而减少。这种综合考虑生成和氧化过程的模型，能够更准确地模拟柴油机燃烧过程中Soot的排放特性。这些排放模型在大量的柴油机燃烧模拟研究中得到了验证和应用，能够有效地对双ω燃烧系统的排放特性进行模拟和预测，为研究排放控制策略提供理论支持。3.3网格划分与边界条件设置3.3.1网格划分在对燃烧室等区域进行网格划分时，采用了非结构化网格划分方法。非结构化网格能够更好地适应复杂的几何形状，对于双ω燃烧室这种具有特殊形状的结构，非结构化网格可以在保证计算精度的前提下，灵活地对不同区域进行网格加密和细化。在喷油器附近和燃烧室壁面等关键区域，采用了局部加密的策略，以提高网格分辨率，准确捕捉这些区域内复杂的物理现象，如燃油喷雾的初始破碎、壁面附近的传热传质以及边界层内的流动特性等。通过对比不同网格密度下的计算结果，发现当网格密度较低时，计算精度会受到影响，如对喷雾过程的模拟不够准确，燃烧室内的温度场和压力场分布出现较大偏差；而过高的网格密度虽然能提高计算精度，但会显著增加计算时间和计算资源的消耗。经过多次试验和分析，确定了在保证计算精度的前提下，较为合适的网格方案。在TDC（上止点）时，燃烧室区域的网格数量控制在[X]左右，在BDC（下止点）时，网格数量为[Y]左右。这样的网格划分方案既能准确模拟双ω燃烧系统内的物理过程，又能保证计算效率，满足本研究的需求。3.3.2边界条件设置进气边界条件设置为质量流量入口。根据柴油机的实际工况，确定进气质量流量、进气温度和进气压力等参数。例如，在某一特定工况下，进气质量流量设定为[具体数值]kg/s，进气温度为[具体数值]K，进气压力为[具体数值]Pa。这些参数的准确设置对于模拟燃烧室内的气流运动和混合气形成过程至关重要，直接影响到后续的燃烧和排放模拟结果。喷油边界条件根据实际的喷油器参数进行设置。包括喷油时刻、喷油持续期、喷油压力以及喷孔的几何参数等。如喷油时刻设置为上止点前[具体角度]°CA，喷油持续期为[具体数值]°CA，喷油压力为[具体数值]MPa，喷孔直径为[具体数值]mm，喷孔数目和分布根据双ω燃烧系统的设计进行准确设定。这些参数的设置决定了燃油的喷射过程和喷雾特性，是影响燃烧和排放性能的关键因素。壁面传热边界条件采用第三类边界条件，即给定壁面的传热系数和壁面温度。通过查阅相关文献和经验数据，确定壁面传热系数的取值范围，并根据柴油机的实际工作情况，设定壁面温度为[具体数值]K。壁面传热边界条件的合理设置能够准确模拟燃烧室内的热量传递过程，对燃烧温度的计算和排放物的生成预测具有重要影响。3.4模型验证为了验证所建立的数值模型的准确性，将模拟结果与实验数据进行对比。实验数据来源于相关的柴油机试验研究，包括缸压曲线、排放物浓度等关键参数。在缸压曲线对比方面，模拟得到的缸压随曲轴转角的变化曲线与实验测量值在趋势上基本一致，在压缩冲程和燃烧冲程的关键阶段，缸压的峰值和出现时刻也较为接近。但在某些工况下，仍存在一定的误差，如在高速高负荷工况下，模拟缸压峰值比实验值略高，这可能是由于模型中对燃烧过程的某些细节描述不够准确，或者在边界条件设置中存在一定的偏差。在排放物浓度对比上，对于NOx和Soot的排放浓度，模拟值与实验值也具有一定的相关性。在不同工况下，模拟结果能够反映出排放物浓度随工况变化的趋势，但在具体数值上存在一定差异。例如，在中低负荷工况下，Soot排放浓度的模拟值比实验值略低，这可能是由于模型中对Soot的生成和氧化机理的描述还不够完善，或者对燃油喷雾和混合气形成过程的模拟存在一定误差，影响了Soot的生成环境。通过对模拟结果与实验数据的对比分析，进一步调整和优化模型参数，如燃烧模型中的反应速率常数、排放模型中的相关系数等，以减小误差，提高模型的准确性和可靠性。经过多次优化后，模型的模拟结果与实验数据的吻合度得到了显著提高，验证了所建立的数值模型能够较为准确地模拟柴油机双ω燃烧系统的燃烧及排放性能，为后续的研究提供了可靠的基础。四、双ω燃烧系统燃烧性能模拟结果与分析4.1燃烧过程分析4.1.1混合气形成过程为了深入了解双ω燃烧系统中混合气的形成过程，通过数值模拟得到了不同时刻混合气浓度分布云图，具体如图1-图3所示（此处仅为示例，实际研究中应根据具体模拟结果展示合适的云图）。在喷油初期，如图1所示，燃油从双排喷孔喷出，上排喷孔的燃油迅速进入上ω凹坑，由于上ω凹坑空间较大，燃油在进气涡流的作用下开始在较大空间内扩散，形成了一定浓度的混合气区域；下排喷孔的燃油则喷向下ω凹坑，由于下ω凹坑空间相对较小且较深，燃油在其中的扩散速度相对较慢，混合气浓度分布相对集中在下ω凹坑底部。随着时间推移，在图2所示时刻，上ω凹坑内的混合气进一步扩散，浓度分布逐渐均匀化，部分混合气开始向下ω凹坑流动；下ω凹坑内的燃油与空气继续混合，混合气浓度也在逐渐增加，并且在凹坑内形成了复杂的气流运动，促进了燃油与空气的混合。到了喷油后期，如图3所示，上下ω凹坑内的混合气基本混合均匀，且两个凹坑之间的混合气交流更加充分，形成了较为均匀的混合气分布，为后续的燃烧过程奠定了良好的基础。混合气形成的时间、空间分布规律受到多种因素影响。进气涡流强度对混合气形成起着关键作用，较强的进气涡流能够加速燃油在燃烧室内的扩散，使混合气在更短时间内形成，且分布更加均匀。喷油参数如喷油压力、喷油时刻和喷孔分布等也对混合气形成有重要影响。较高的喷油压力可使燃油雾化更充分，有利于混合气的快速形成；喷油时刻的提前或推迟会改变燃油与空气的混合时间和空间位置，影响混合气的分布。双ω燃烧室的特殊结构也对混合气形成产生影响，上下ω凹坑的形状、尺寸以及中间凸脊的设计，决定了燃油的喷射路径和气流的流动模式，从而影响混合气在不同区域的形成和分布。4.1.2燃烧放热规律通过数值模拟得到了双ω燃烧系统的燃烧放热率曲线，如图4所示（此处仅为示例，实际研究中应根据具体模拟结果绘制曲线）。从曲线可以看出，燃烧过程主要分为预混燃烧和扩散燃烧两个阶段。在预混燃烧阶段，从着火开始到放热率达到第一个峰值，这一阶段时间较短，但放热速率迅速增加。在滞燃期内，喷入气缸的燃油与空气混合形成可燃混合气，当混合气达到着火条件时，迅速燃烧，释放大量热量。由于前期混合气形成相对均匀，燃烧反应剧烈，放热率急剧上升，这一阶段对气缸内压力和温度的快速升高起到了重要作用。预混燃烧阶段的长短和放热速率主要取决于滞燃期的长短以及混合气的形成质量。滞燃期越长，在滞燃期内形成的可燃混合气越多，预混燃烧阶段的放热就越剧烈。随着预混燃烧的进行，进入扩散燃烧阶段，此时放热率逐渐降低，但持续时间较长。在预混燃烧结束后，剩余的燃油与空气继续混合并燃烧，由于燃油与空气的混合速率成为控制燃烧速率的主要因素，而扩散混合过程相对较慢，所以放热率逐渐下降。在扩散燃烧阶段，加强燃烧室内的气流运动，如通过合理设计燃烧室结构产生挤流和滚流等，能够加速燃油与空气的混合，提高燃烧速率，使燃烧更接近上止点完成，减少后燃现象。燃烧放热规律对柴油机性能有着重要影响。预混燃烧阶段放热剧烈，能够使气缸内压力和温度迅速升高，有利于提高柴油机的动力输出，但如果放热过于剧烈，会导致压力升高率过大，产生燃烧噪声和机械负荷增加等问题。扩散燃烧阶段的燃烧效率和持续时间影响着柴油机的燃油经济性和排放性能。如果扩散燃烧不充分，会导致燃油消耗增加，同时产生更多的污染物排放，如碳烟等。因此，合理控制燃烧放热规律，优化预混燃烧和扩散燃烧的比例和过程，对于提高柴油机的综合性能至关重要。4.1.3缸内温度与压力变化通过数值模拟得到了缸内温度、压力随曲轴转角变化曲线，如图5和图6所示（此处仅为示例，实际研究中应根据具体模拟结果绘制曲线）。在进气冲程，活塞下行，气缸容积增大，缸内压力逐渐降低，温度也略有下降，此时主要是新鲜空气进入气缸，为后续的燃烧提供氧气。压缩冲程中，活塞上行，对气缸内的空气进行压缩，缸内压力和温度迅速升高。随着活塞接近上止点，压力和温度达到较高值，为燃油的着火和燃烧创造了条件。在压缩冲程末期，喷油器开始喷油，燃油与高温高压空气混合，准备燃烧。在燃烧冲程，燃烧开始后，缸内压力和温度急剧上升。预混燃烧阶段，由于混合气迅速燃烧，释放大量热量，使压力和温度迅速升高，压力升高率较大；进入扩散燃烧阶段后，压力和温度继续上升，但上升速率逐渐减缓，直到燃烧结束，压力和温度达到最大值。膨胀冲程中，燃烧后的高温高压气体推动活塞下行，对外做功，缸内压力和温度逐渐降低。随着活塞接近下止点，压力和温度降至较低水平。排气冲程中，活塞上行，将燃烧后的废气排出气缸，缸内压力进一步降低，温度也继续下降，直到排气结束，完成一个工作循环。缸内温度和压力的变化对燃烧过程有着重要影响。高温高压的环境有利于燃油的着火和燃烧，提高燃烧速度和效率。但过高的压力和温度会导致氮氧化物（NOx）的生成量增加，同时也会增加发动机的机械负荷和热负荷。压力升高率过大还会产生燃烧噪声和振动，影响发动机的工作稳定性和可靠性。因此，在设计和优化双ω燃烧系统时，需要合理控制缸内温度和压力的变化，通过调整喷油参数、燃烧室结构等因素，使燃烧过程更加合理，提高柴油机的性能和可靠性。4.2影响燃烧性能的因素研究4.2.1涡流比的影响通过数值模拟，研究了不同涡流比下双ω燃烧系统的混合气形成、燃烧过程及性能指标的变化。当涡流比较低时，进气涡流强度较弱，燃油与空气的混合速度较慢。在混合气形成过程中，燃油在燃烧室内的扩散范围较小，混合气分布不均匀，导致部分区域燃油浓度过高，而部分区域空气过剩，不利于充分燃烧。在燃烧过程中，由于混合气混合不充分，燃烧速率较慢，燃烧持续期较长，导致燃烧效率降低。这使得柴油机的动力性能下降，燃油经济性变差，同时由于燃烧不充分，碳烟排放增加。随着涡流比的增加，进气涡流强度增强，燃油与空气的混合得到改善。混合气形成过程中，燃油能够更快速地在燃烧室内扩散，与空气混合更加均匀，形成更均匀的混合气分布。在燃烧过程中，由于混合气混合良好，燃烧速率加快，燃烧持续期缩短，燃烧效率提高。这使得柴油机的动力性能得到提升，燃油经济性得到改善，同时碳烟排放减少。然而，当涡流比过高时，虽然混合气混合进一步加强，但也会带来一些负面影响。过高的涡流会使燃烧室内的气流运动过于剧烈，导致燃油过早地被气流带出燃烧室，无法充分参与燃烧。同时，过高的涡流还会使燃烧室内的压力波动增大，燃烧稳定性下降，可能出现燃烧中断或爆燃等现象。这不仅会降低柴油机的动力性能和燃油经济性，还会增加氮氧化物（NOx）的排放。综合考虑，通过模拟分析确定了双ω燃烧系统的最佳涡流比范围在[X1]-[X2]之间。在这个范围内，既能保证燃油与空气充分混合，提高燃烧效率，又能维持燃烧的稳定性，减少污染物排放，使柴油机获得较好的综合性能。4.2.2喷油参数的影响喷油提前角对双ω燃烧系统的燃烧性能有着重要影响。当喷油提前角过小时，燃油喷射时刻较晚，在活塞接近上止点时才喷油，此时气缸内的空间较小，燃油与空气的混合时间较短。这导致混合气形成不充分，燃烧推迟，燃烧过程在上止点后进行较多，后燃现象严重。后燃会使燃烧效率降低，热量不能有效转化为机械能，导致柴油机的动力性能下降，燃油经济性变差，同时排气温度升高，增加了热损失。随着喷油提前角的增大，燃油喷射时刻提前，燃油有更多的时间与空气混合。在压缩冲程末期，燃油与空气能够形成更均匀的混合气，有利于燃烧的进行。适当增大喷油提前角可以使燃烧在上止点附近完成，提高燃烧效率，增强柴油机的动力性能，降低燃油消耗。然而，当喷油提前角过大时，燃油在气缸内停留时间过长，在压缩冲程中就开始燃烧，此时气缸内压力和温度较低，燃烧速度较慢。这会导致压力升高率过大，产生较大的燃烧噪声和机械负荷，同时也会使氮氧化物（NOx）的生成量增加，因为燃烧初期的高温环境有利于NOx的生成。喷油压力也对燃烧性能有显著影响。较低的喷油压力下，燃油的雾化效果较差，油滴粒径较大，燃油与空气的混合不均匀。这使得燃烧速率较慢，燃烧不充分，碳烟排放增加，同时动力性能和燃油经济性也较差。随着喷油压力的提高，燃油雾化效果明显改善，油滴粒径变小，燃油能够更均匀地与空气混合。这有利于提高燃烧速度和效率，使燃烧更加完全，减少碳烟排放，同时提升柴油机的动力性能和燃油经济性。但喷油压力过高时，虽然雾化和混合进一步提升，但也可能导致燃油喷射速度过快，燃油直接喷射到燃烧室壁面上，形成壁面油膜。壁面油膜的燃烧会增加碳烟排放，同时过高的喷油压力还会增加燃油系统的负荷和磨损。喷孔直径对燃烧性能也有一定影响。较小的喷孔直径可以使燃油喷射更加分散，雾化效果较好，有利于燃油与空气的混合。但喷孔直径过小，会导致喷油阻力增大，喷油速率降低，循环喷油量减少，可能无法满足柴油机在高负荷工况下的动力需求。较大的喷孔直径则喷油速率较高，循环喷油量较大，但燃油雾化效果相对较差，混合气形成质量可能受到影响，导致燃烧不充分，碳烟排放增加。通过模拟分析，综合考虑动力性能、燃油经济性和排放性能等因素，对喷油参数进行优化。确定在本双ω燃烧系统中，喷油提前角在[具体角度1]-[具体角度2]之间，喷油压力在[具体压力1]-[具体压力2]MPa之间，喷孔直径为[具体直径]mm时，能够使柴油机获得较好的燃烧性能。4.2.3燃烧室结构参数的影响双ω燃烧室的喉口直径对燃烧性能有着重要影响。当喉口直径较小时，燃烧室腰部的缩口效应增强，上下ω凹坑之间的气流交换受到一定限制。在混合气形成过程中，上ω凹坑内的混合气向下ω凹坑扩散的速度减慢，导致两个凹坑内的混合气混合不够充分。在燃烧过程中，由于气流交换不畅，燃烧室内的热量和活性物质分布不均匀，可能导致燃烧不完全，碳烟排放增加。较小的喉口直径还会使燃烧室内的气流速度增加，压力升高率增大，可能产生较大的燃烧噪声和机械负荷。随着喉口直径的增大，上下ω凹坑之间的气流交换增强，混合气能够更充分地混合。这有利于提高燃烧效率，使燃烧更加完全，减少碳烟排放。较大的喉口直径还可以使燃烧室内的压力分布更加均匀，降低压力升高率，减少燃烧噪声和机械负荷。然而，喉口直径过大时，燃烧室的结构特点会受到一定破坏，可能导致进气涡流的强度减弱，影响燃油与空气的混合效果。同时，过大的喉口直径可能使燃烧室内的气流过于均匀，缺乏必要的局部混合和燃烧强化机制，反而不利于燃烧效率的进一步提高。燃烧室深度也是影响燃烧性能的重要参数。较浅的燃烧室深度会使燃烧室内的空间相对较小，燃油与空气的混合空间有限。在混合气形成过程中，燃油的扩散范围受到限制，混合气形成不够充分。在燃烧过程中，由于空间限制，燃烧室内的气流运动不够强烈，燃烧速率较慢，燃烧不完全，导致动力性能和燃油经济性下降，碳烟排放增加。随着燃烧室深度的增加，燃烧室内的空间增大，燃油与空气有更多的空间进行混合。这有利于形成更均匀的混合气，增强燃烧室内的气流运动，提高燃烧速率和效率。适当增加燃烧室深度可以使燃烧更加完全，提升柴油机的动力性能和燃油经济性，减少碳烟排放。但燃烧室深度过大时，会使燃烧室内的气流运动变得复杂，可能导致部分区域的燃油与空气混合不均匀，燃烧不稳定。同时，过大的燃烧室深度还会增加燃烧室的散热面积，降低热效率，影响柴油机的性能。通过模拟分析，对双ω燃烧室的喉口直径和深度等结构参数进行优化。确定喉口直径在[具体直径范围1]-[具体直径范围2]mm之间，燃烧室深度在[具体深度范围1]-[具体深度范围2]mm之间时，能够使双ω燃烧系统获得较好的燃烧性能，满足柴油机在不同工况下的运行需求。五、双ω燃烧系统排放性能模拟结果与分析5.1排放物生成机理在双ω燃烧系统中，NOx的生成主要遵循Zeldovich机理。当燃烧室内温度超过1500℃时，空气中的氮气（N₂）和氧气（O₂）发生反应，生成NO。具体反应过程如下：首先，高温下O₂分子裂解为氧原子（O），O原子与N₂反应生成NO和氮原子（N），即N₂+O=NO+N；接着，N原子与O₂反应生成NO和O原子，N+O₂=NO+O；此外，N原子还能与OH自由基反应生成NO和氢原子（H），N+OH=NO+H。燃烧温度是影响NOx生成的关键因素，温度越高，NOx生成速率越快，当温度高于1500℃时，温度每升高100℃，NOx生成速率约增大6-7倍。氧气浓度也对NOx生成有显著影响，氧气浓度增加，NOx生成量增多，当氧气浓度达到理论空气量时，NOx生成速率达到最大值。Soot的生成是一个复杂的过程，主要经历燃油分子的热解、聚合和表面生长等阶段。在燃烧室内高温缺氧的区域，燃油分子首先发生热解，分解成较小的碳氢化合物碎片。这些碎片进一步脱氢，形成多环芳烃（PAHs）。随着反应的进行，PAHs通过分子间的碰撞和聚合反应，逐渐形成粒径较小的碳烟核。碳烟核通过表面生长过程，不断吸附周围的碳氢化合物和其他物质，使粒径逐渐增大，最终形成Soot。在双ω燃烧系统中，燃油与空气混合不均匀、局部缺氧以及高温环境等因素都会促进Soot的生成。CO的生成主要是由于燃油不完全燃烧。在燃烧过程中，如果氧气供应不足，或者燃油与空气混合不均匀，导致部分燃油无法完全氧化成二氧化碳（CO₂），就会生成CO。此外，燃烧温度过低也会使CO的氧化反应速率减慢，导致CO排放增加。在双ω燃烧系统中，混合气形成质量、燃烧室内的气流运动以及喷油参数等都会影响CO的生成。HC（碳氢化合物）的生成原因较为复杂。部分未燃烧的燃油直接排出气缸会导致HC排放，这可能是由于喷油器的喷雾特性不佳，使部分燃油未能与空气充分混合并燃烧。壁面淬熄效应也是HC生成的一个重要原因，在燃烧室内靠近壁面的区域，由于壁面温度较低，火焰传播受到抑制，导致部分混合气无法燃烧，从而产生HC。在双ω燃烧系统中，燃烧室壁面的形状和温度分布、燃油喷雾与壁面的相互作用等因素都会对HC的生成产生影响。5.2排放性能模拟结果分析5.2.1不同工况下排放特性通过数值模拟，得到了不同工况下排放物浓度随时间变化曲线，具体如图7-图10所示（此处仅为示例，实际研究中应根据具体模拟结果展示合适的曲线）。在低速低负荷工况下，如图7所示，NOx浓度较低，在燃烧过程中逐渐上升，达到一个相对较低的峰值后略有下降。这是因为低速低负荷时，燃烧室内温度相对较低，根据NOx生成的Zeldovich机理，高温是NOx生成的关键因素，较低的温度抑制了NOx的生成。Soot浓度在喷油后迅速上升，然后逐渐下降，这是由于低速低负荷时燃油喷射量较少，但燃油与空气混合可能不够充分，在燃烧初期缺氧区域较多，导致Soot生成较多，随着燃烧的进行，部分Soot被氧化，浓度逐渐降低。CO和HC浓度在整个燃烧过程中相对较高，这是因为低速低负荷时燃烧室内温度低，燃油与空气混合不均匀，燃烧不充分，使得CO和HC无法完全氧化和燃烧。在高速高负荷工况下，如图8所示，NOx浓度明显升高，在燃烧过程中迅速上升并达到较高的峰值。高速高负荷时，燃烧室内温度较高，大量的空气和燃油参与燃烧，高温和充足的氧气条件使得NOx生成量大幅增加。Soot浓度也较高，虽然此时空气量增加，但由于燃油喷射量大幅增加，燃油与空气的混合时间相对较短，仍存在局部缺氧区域，导致Soot生成量较多。CO和HC浓度相对低速低负荷工况有所降低，这是因为高温环境有利于CO和HC的氧化反应进行，但由于燃烧过程的复杂性，仍有一定量的CO和HC排放。在中速中负荷工况下，排放特性介于低速低负荷和高速高负荷之间。如图9所示，NOx浓度适中，燃烧室内温度适中，NOx生成量相对平衡。Soot浓度也处于中间水平，燃油与空气的混合情况相对较好，Soot生成和氧化达到一定的平衡。CO和HC浓度也适中，燃烧的充分程度使得CO和HC排放相对较低。不同工况下排放特性的变化规律主要与燃烧室内的温度、氧气浓度、燃油与空气的混合情况以及燃烧持续时间等因素有关。随着负荷的增加，燃油喷射量增多，燃烧室内温度升高，氧气浓度相对变化，这些因素综合影响了排放物的生成和排放。转速的变化则影响了燃烧室内的气流运动和燃油与空气的混合时间，进而影响排放特性。5.2.2排放物分布特性通过数值模拟绘制了排放物在燃烧室空间分布云图，具体如图11-图14所示（此处仅为示例，实际研究中应根据具体模拟结果展示合适的云图）。在NOx分布云图中，如图11所示，在燃烧室内靠近火焰中心和高温区域，NOx浓度较高。这是因为NOx的生成主要受温度影响，高温区域满足NOx生成的Zeldovich机理条件，使得NOx大量生成。在喷油器附近，由于燃油喷射和燃烧初期的高温反应，NOx浓度也相对较高。在燃烧室壁面附近，温度相对较低，NOx浓度较低。对于Soot分布，如图12所示，主要集中在燃油喷射路径上和局部缺氧区域。在喷油器喷孔附近，燃油浓度较高，在燃烧初期容易形成缺氧环境，导致Soot大量生成。在燃烧室的角落和气流相对较弱的区域，燃油与空气混合不充分，也会出现较高浓度的Soot。而在氧气充足、混合良好的区域，Soot浓度较低，因为这些区域有利于Soot的氧化。CO分布云图显示，如图13所示，CO主要分布在燃烧室内燃油与空气混合不均匀的区域，以及温度较低的区域。在这些区域，燃油无法充分燃烧，导致CO生成。在靠近燃烧室壁面的区域，由于壁面淬熄效应和较低的温度，CO浓度相对较高。HC分布云图表明，如图14所示，HC主要分布在燃烧室壁面附近和未完全燃烧的混合气区域。壁面淬熄效应使得靠近壁面的混合气无法燃烧，产生HC排放。在燃油喷射后期，部分未及时与空气混合并燃烧的燃油也会导致HC排放，这些区域的HC浓度相对较高。排放物的分布特点对环境有着潜在影响。NOx是形成酸雨、光化学烟雾等环境问题的重要前体物，高浓度的NOx排放会对大气环境质量造成严重破坏，危害人体健康和生态系统。Soot作为颗粒物的主要成分，会导致大气能见度降低，对人体呼吸系统造成损害，还可能影响气候变化。CO是一种有毒气体，会与人体血液中的血红蛋白结合，降低血液的输氧能力，对人体健康产生危害。HC排放会参与大气中的光化学反应，形成挥发性有机化合物（VOCs），对大气环境造成污染。5.3降低排放的措施探讨基于模拟结果，从燃烧系统优化、喷油策略调整、后处理技术应用等方面提出以下减排措施。在燃烧系统优化方面，进一步优化双ω燃烧室的结构参数，如调整喉口直径和燃烧室深度等。合适的喉口直径可以改善上下ω凹坑之间的气流交换，使混合气混合更充分，减少局部缺氧区域，从而降低Soot排放。优化燃烧室深度可以提供更合理的燃油与空气混合空间，增强气流运动，提高燃烧效率，降低CO和HC排放。优化进气道设计，增强进气涡流强度，使燃油与空气在燃烧室内的混合更加均匀，减少排放物的生成。喷油策略调整上，合理优化喷油提前角，根据不同工况确定最佳的喷油时刻。适当提前喷油可以使燃油有更多时间与空气混合，改善混合气形成质量，提高燃烧效率，降低CO和HC排放。但喷油提前角过大可能导致NOx排放增加，因此需要综合考虑各排放物的平衡。提高喷油压力，使燃油雾化更充分，减小油滴粒径，增加燃油与空气的接触面积，促进混合气的快速形成和燃烧，降低Soot排放。采用多次喷射策略，如预喷射和后喷射。预喷射可以在主喷射之前形成少量可燃混合气，提前着火，改善主喷射时的燃烧条件，降低NOx和Soot排放；后喷射可以在燃烧后期补充燃油，促进未燃碳氢化合物的燃烧，降低HC排放。后处理技术应用方面，采用选择性催化还原（SCR）技术降低NOx排放。SCR技术利用还原剂（如尿素溶液）在催化剂的作用下，将NOx还原为氮气和水。在柴油机排气系统中安装SCR装置，通过精确控制还原剂的喷射量和喷射时机，使其与排气中的NOx充分反应，可有效降低NOx排放。应用颗粒捕集器（DPF）来减少Soot排放。DPF通过过滤的方式捕获排气中的Soot颗粒，当DPF内的Soot积累到一定程度时，通过主动再生或被动再生的方式将Soot燃烧掉，从而保持DPF的过滤性能，实现Soot的减排。六、结论与展望6.1研究成果总结本研究通过数值模拟方法，对柴油机双ω燃烧系统的燃烧及排放性能进行了深入研究，取得了以下主要成果：建立了可靠的数值模型：利用AVLFIRE软件，综合考虑喷雾、混合、燃烧和排放生成等复杂物理化学过程，选用KH-RT喷雾破碎模型、Dukowicz蒸发模型、Weller喷雾碰壁模型、涡耗散概念（EDC）燃烧模型以及Zeldovich机理模型和Hiroyasu模型分别描述NOx和Soot的生成，建立了