“自动成分初始化”可自动获取燃烧后气缸和端口内存在的化学组分的质量分数值。
质量分数计算为燃烧发生时的当量比和废气再循环 (EGR) 百分比的函数。
- 当量比
- 燃料-空气当量比 定义为燃料-空气比与化学计量燃料-空气比的比率，如下所示：
其中：
- 为燃料质量流率（喷射/预混）。
- 为空气质量流率（不包括 EGR）。
- 为化学计量燃料-空气比。
空气-燃料当量比 与燃料-空气当量比的关系如下：
- 废气再循环 (EGR)
- 下面是可用的废气再循环 (EGR) 定义：
其中：
- 为再循环的废气质量流率。
- 为新鲜空气质量流率。
- 为喷射/预混燃料质量流率。
- 废气成分
- 对于初始化和边界条件，废气的成分从一步燃烧反应获得，具体取决于指定的燃料-空气混合物（不含 EGR）的全局当量比 。
- 对于稀混合物或化学计量混合物 ()，反应给定如下：
对于富混合物 ()，反应基于当量比定义如下：
其中 ，。
当量比限值 和 定义如下：
假设燃料已完全燃烧并且新鲜充气由 N2/O2 固定比为 3.29 的空气、燃料和 EGR 组成，废气成分可基于以下公式计算：
其中稀混合物或化学计量混合物的排气组分的质量分数给定如下：
| 质量分数 | |
|---|
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| 0 |
| 0 |
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对于富混合物，排气组分的质量分数给定如下：
| 质量分数 | |
|---|
| 0 |
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| 0 |
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| 质量分数 | |
|---|
| 0 |
| 0 |
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| 质量分数 | |
|---|
| 0 |
| 0 |
| 0 |
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为化学计量因子，定义如下：
其中 和 分别为氧气和指定燃料的分子量。
- 气体初始化和边界条件
- 为进行初始化，将基于以下条件计算发动机不同区（气缸、进气口、排气口和充气室）中的组分质量分数：
且：
其中：
根据指定的 EGR 级别计算如下：
| 质量分数 | | | | |
|---|
| | | | |
为预混未燃烧燃料-空气混合物的指定当量比。
在入口和出口处，Simcenter STAR-CCM+
In-cylinder 将应用为相应的进气口和排气口计算的质量分数。
指定燃烧率模型的自动成分初始化
如果使用指定燃烧率模型，则废气成分、气体初始化和边界条件计算如下：
- 废气成分
- 对于初始化和边界条件，废气的成分通过以下一步式燃烧反应求得：
假设燃料已完全燃烧并且新鲜充气由 N2/O2 固定比为 3.29 的空气、燃料和 EGR 组成，废气成分可基于以下公式计算：
其中稀混合物或化学计量混合物的排气组分的质量分数给定如下：
| 质量分数 | |
|---|
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对于富混合物，排气组分的质量分数给定如下：
| 质量分数 | |
|---|
| 0 |
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- 气体初始化和边界条件
- 为进行初始化，将基于以下条件计算发动机不同区（气缸、进气口、排气口和充气室）中的组分质量分数：
且：
其中：
根据指定的 EGR 级别计算如下：
| 质量分数 | | | | |
|---|
| | | | |
根据计算的质量分数，Simcenter STAR-CCM+
In-cylinder 自动确定燃料、氧化剂和 EGR 的流体束组分，并根据指定燃烧率模型的要求自动确定用于初始化和边界条件的混合分数。
