A Physical 0D Combustion Model Using Tabulated Chemistry with Presumed Probability Density Function Approach for Multi-Injection Diesel Engines

Bordet, Nicolas; Caillol, Christian; Higelin, Pascal; Talon, Vincent

doi:10.4271/2010-01-1493

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“…In Figure 10, dashed lines are results without interactions between sprays, based on the first multi injection approach developed in [23]. Figure 10a shows the variance evolution in each zone with interaction and without interaction.…”

Section: Analysis Of An Operating Pointmentioning

confidence: 99%

“…Based on the approach used in a previous study [23] and developed by Mauviot [18,37] and Dulbecco [26,27,44], we relate statistical variables to physical phenomena. Deriving the probabilistic definition of the mixture fraction variance, Equation (28) is obtained.…”

Section: = N Bordet Et Al / a Physics And Tabulated Chemistry Based mentioning

confidence: 99%

“…Air + EGR mixture density is assumed to be very close to the total density in the combustion chamber: ρ a ≈ ρ. Thus the total entrained gas mass flow rate into the spray zone can be written as [23]: (7) with V cyl and V S i being the chamber volume and the ith spray volume respectively, V ⋅ cyl results from the piston kinematics and V ⋅…”

Section: Spray and Entrained Surrounding Gas Modelmentioning

confidence: 99%

“…The equation defining the local initial temperature of the mixture, T 0,i = T 0,i (Z), as a function of the mixture fraction Z is: (21) where Ξ -1 is the inversion function of the JANAF thermodynamic table and h is the specific enthalpy of the mixture given by: (22) h f (T u ) is the enthalpy of the fuel vapor at unburned gas temperature and h a (T a ) is the enthalpy of ambient gases. This last enthalpy is given by the energy conservation equation for ambient gas: (23) h u (T u ) and h b (T b ) are respectively, the enthalpy of unburned and burned gases at the unburned and burned temperatures computed with the thermodynamic model. Y b,i is the burned mass fraction in the ith premixed zone.…”

Section: Tabulated Auto Ignition Model Based On Detailed Chemistrymentioning

confidence: 99%

“…To model multi injection strategies, an extended model of a previous work described in [23] has been developed. Figure 1 shows the basic principle diagram of the combustion chamber in the case of two injections.…”

Section: Overviewmentioning

confidence: 99%

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A Physics and Tabulated Chemistry Based Compression Ignition Combustion Model: from Chemistry Limited to Mixing Limited Combustion Modes

Bordet

Caillol

Higelin

et al. 2011

Oil Gas Sci. Technol. – Rev. IFP Energies nouvelles

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Résumé -Un modèle de combustion à allumage par compression basé sur la physique et la chimie tabulée : des modes de combustion contrôlés par la chimie jusqu'aux modes contrôlés par le mélange -Ce papier présente une nouvelle approche 0D phénoménologique pour prédire le déroulement de la combustion dans les moteurs Diesel à injection directe pour toutes les conditions d'utilisation usuelles. Le but de ce travail est de développer une approche physique en vue d'améliorer la prédiction de la pression cylindre et du dégagement d'énergie, avec un nombre minimum d'essais nécessaires à la calibration. Les contributions principales de cette étude sont la modélisation de la phase de pré-mélange de la combustion et une extension du modèle pour les stratégies d'injections multiples. Dans ce modèle, le taux de dégagement d'énergie dû à la combustion pour la phase pré-mélangée est relié à un taux de réaction moyen du carburant. Ce taux de réaction moyen de carburant est évalué à l'aide d'une approche basée sur un taux de réaction local de carburant tabulé et la détermination d'une fonction de densité de probabilité (PDF) de la fraction de mélange (Z). Cette PDF permet de prendre en compte la distribution de richesse existante dans la zone pré-mélangée. L'allure de cette PDF présumée est une β-fonction standardisée. Les fluctuations de la fraction de mélange sont décrites avec une équation de transport pour la variance de Z. La définition standard de la fraction de mélange, établie dans le cas de flammes de diffusion, est ici adaptée à une combustion pré-mélangée de type Diesel pour décrire l'inhomogénéité de la richesse dans le volume de contrôle. La chimie détaillée est décrite au travers de la tabulation du taux de réaction relatif à la flamme principale et du délai d'auto-inflammation relatif à la flamme froide, ces tabulations sont fonction de la variable d'avancement c, du taux de gaz brûlé ainsi que des grandeurs thermodynamiques telles que la température et la pression. Le modèle de combustion de diffusion est basé sur l'évaluation d'une fréquence de mélange qui est fonction du taux de turbulence dans la chambre et fonction de la masse de carburant vapeur disponible. Ce modèle de combustion est l'un des sous-modèles inclus dans le modèle thermodynamique de chambre de combustion basé sur une approche 2 zones différentiant gaz frais et gaz brûlés. De plus, un sous-modèle concernant la multi-injection a été développé pour prendre en compte les interactions entre les jets et pour décrire l'impact de la multi-injection sur le mélange air/carburant. Les résultats numériques ont été comparés aux mesures réalisées sur un moteur Diesel Renault de 2 litres. Pour l'ensemble des points de fonctionnement explorés, une bonne correspondance a été obtenue entre les résultats issus des simulations et les mesures expérimentales. Oil & Gas Science and Technology -Rev. IFP Energies nouvelles, Vol. 66 (2011) and Technology -Rev. IFP Energies nouvelles, Vol. 66 (2011) , No. 5, pp. 823-843 Copyright © 2011, IFP Energies nouvelles DOI: 10.25...

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Section: Analysis Of An Operating Pointmentioning

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Section: = N Bordet Et Al / a Physics And Tabulated Chemistry Based mentioning

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Section: Spray and Entrained Surrounding Gas Modelmentioning

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Section: Tabulated Auto Ignition Model Based On Detailed Chemistrymentioning

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Section: Overviewmentioning

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Oil Gas Sci. Technol. – Rev. IFP Energies nouvelles

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Evaluation of Different Turbulent Combustion Models Based on Tabulated Chemistry Using DNS of Heterogeneous Mixtures Under Multi-injection Diesel Engine-Relevant Conditions

Gorgoraptis

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Chevillard

et al. 2020

Flow Turbulence Combust

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This paper assesses the accuracy of partially-premixed turbulent combustion models based on the tabulation of chemical kinetics, under multiinjection Diesel engine-relevant conditions. For this purpose, 2-D direct numerical simulation (DNS) is carried out. Pockets of gaseous n-heptane are randomly distributed in a turbulent field of a partially burnt n-heptane/air mixture. The burnt gases composition and enthalpy correspond to the partial oxidation of a pilot injection that precedes the main injection, represented here by the fresh fuel pockets. The DNS domain is enclosed in a larger volume, permitting quasi-constant pressure autoignition. Chemical kinetics is modeled by a 29-species skeletal reaction mechanism for n-heptane/air mixture autoignition and flame propagation. A homogeneous isotropic turbulence spectrum is used to initialize the velocity field in the domain. A DNS database is generated varying the progress of the pilot injection combustion c 0 and the velocity fluctuation level u of the turbulence spectrum. Three different modeling approaches are tested a priori against the DNS data: (1) the Tabulated Ho-

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A study on the 0D phenomenological model for diesel engine simulation: Application to combustion of Neem methyl esther biodiesel

Abbe

Nzengwa

Raïdandi

et al. 2015

Energy Conversion and Management

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