[发明专利]一种内燃机气缸内单燃油液滴蒸发速率的确定方法

权利要求书

1.一种内燃机气缸内单燃油液滴蒸发速率的确定方法，其特征在于，包括：

确定喷入内燃机气缸内的椭球形燃油液滴的在第一方向上的第一尺度和在第二方向上的第二尺度；

基于椭球形燃油液滴的在第一方向上的第一尺度和在第二方向上的第二尺度，计算椭球形燃油液滴的体积、表面积和长径比；

基于椭球形燃油液滴的体积或表面积，计算椭球形燃油液体的特征长度；

基于所述长径比和所述特征长度，计算椭球形燃油液滴的传热强化因子；

基于所述传热强化因子，计算内燃机气缸内的气体与椭球形燃油液滴之间对流传热的Nusselt数；

基于所述第一尺度、所述第二尺度、所述传热强化因子和所述Nusselt数，计算椭球形燃油液滴的蒸发速率；所述椭球形燃油液滴的体积V通过公式：

计算获得；

所述椭球形燃油液滴的表面积A通过公式：

计算获得；

所述椭球形燃油液滴的长径比M通过公式：

计算获得；

第一方向为高速摄像机所拍摄得到的二维影像的横向方向，第二方向为高速摄像机所拍摄得到的二维影像的纵向方向；第一尺度a定义为在第一方向上与燃油液滴轮廓相切的两条平行线之间的距离，第二尺度b定义为在第二方向上与燃油液滴轮廓相切的相距最近的两条平行线之间的距离；

基于椭球形燃油液滴的体积或表面积，计算椭球形燃油液体的特征长度的步骤包括：

基于椭球形燃油液滴的体积V，通过公式：

计算椭球形燃油液体的第一特征长度r_ev；

基于椭球形燃油液滴的表面积A，通过公式：

计算椭球形燃油液滴的第二特征长度r_es；基于所述长径比和所述特征长度，计算椭球形燃油液滴的传热强化因子的步骤包括：

若选择第一特征长度r_ev为目标特征长度，则基于所述长径比M，通过公式：

计算第一传热强化因子

若选择第二特征长度r_es为目标特征长度，则基于所述长径比M，通过公式：

计算第二传热强化因子基于所述传热强化因子，计算内燃机气缸内的气体与椭球形燃油液滴之间对流传热的Nusselt数的步骤包括：

若选择第一特征长度r_ev为目标特征长度，则基于所述第一传热强化因子通过公式：

计算内燃机气缸内的气体与椭球形燃油液滴之间对流传热的第一Nusselt数Nu_sp，ev；其中，为椭球形燃油液滴的Reynolds数，P_r为内燃机气缸内的气体的Prandtl数；

椭球形燃油液滴的Reynolds数通过公式：

Re_k＝2ρU_kr_ev/μ

计算获得，ρ为内燃机气缸内的气体的密度，μ为内燃机气缸内的气体的黏性系数，U_k为椭球形燃油液滴的速度；

其中，内燃机气缸内的气体的Prandtl数通过公式：

Pr＝c_pμ/λ；

计算获得，其中，c_p为内燃机气缸内的气体比热，μ为内燃机气缸内的气体的黏性系数，λ为内燃机气缸内的气体导热系数；基于所述传热强化因子，计算内燃机气缸内的气体与椭球形燃油液滴之间对流传热的Nusselt数的步骤还包括：

若选择第二特征长度r_es为目标特征长度，则基于所述第二传热强化因子通过公式：

计算内燃机气缸内的气体与燃油液滴之间对流传热的第二Nusselt数Nu_sp,es；其中，为椭球形燃油液滴的Reynolds数，P_r为内燃机气缸内的气体的Prandtl数；椭球形燃油液滴的Reynolds数通过公式：

Re_k＝2ρU_kr_es/μ

计算获得，ρ为内燃机气缸内的气体的密度，μ为内燃机气缸内的气体的黏性系数，U_k为椭球形燃油液滴的速度；

其中，内燃机气缸内的气体的Prandtl数通过公式：

Pr＝c_pμ/λ；

计算获得，其中，c_p为内燃机气缸内的气体比热，μ为内燃机气缸内的气体的黏性系数，λ为内燃机气缸内的气体导热系数；基于所述第一尺度、所述第二尺度、所述传热强化因子和所述Nusselt数，计算椭球形燃油液滴的蒸发速率的步骤包括：

若选择第一特征长度r_ev为目标特征长度，则基于所述第一传热强化因子和所述第一Nusselt数Nu_sp,ev，通过公式：

计算椭球形燃油液滴的蒸发速率G；其中，λ为内燃机气缸内的气体导热系数，c_p为内燃机气缸内的气体比热，L_g为椭球形燃油液滴的汽化潜热，T_k为椭球形燃油液滴的表面温度，T_∞为椭球形燃油液滴的周围环境温度；

若选择第二特征长度r_es为目标特征长度，则基于所述第二传热强化因子和所述第二Nusselt数Nu_sp,es，通过公式：

计算椭球形燃油液滴的蒸发速率G；其中，λ为内燃机气缸内的气体导热系数，c_p为内燃机气缸内的气体比热，L_g为椭球形燃油液滴的汽化潜热，T_k为椭球形燃油液滴的表面温度，T_∞为椭球形燃油液滴的周围环境温度。