GDI噴油器噴霧碰壁的實(shí)驗(yàn)和模擬研究.pdf

1、隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)保有量逐年遞增，成為世界上汽車(chē)保有量最多的國(guó)家。面對(duì)能源與環(huán)境兩大挑戰(zhàn)，汽油直噴(GDI)技術(shù)作為提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的重要技術(shù)，市場(chǎng)份額逐漸提高。然而直噴汽油機(jī)不可避免的燃油碰壁現(xiàn)象可能導(dǎo)致機(jī)油稀釋與碳煙生成等問(wèn)題。由于汽油機(jī)的燃油噴射條件以及汽油理化特性與柴油機(jī)均有很大差異，因此對(duì)于汽油噴霧碰壁現(xiàn)象的研究很有必要。
　　本文將一款直噴汽油機(jī)用六孔噴油器改造為單孔噴油器，在驗(yàn)證其可靠性的基礎(chǔ)上，采

2、用光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)以及相位多普勒激光測(cè)試系統(tǒng)對(duì)其噴霧以及不同壁面條件下的噴霧碰壁現(xiàn)象進(jìn)行研究。得到直噴汽油機(jī)噴霧在不同壁面條件下的噴霧碰壁發(fā)展、噴霧粒徑分布、特征粒徑徑向發(fā)展以及法向速度等。研究表明，近壁面處的噴霧碰壁現(xiàn)象對(duì)噴霧液滴的分布影響較大，同時(shí)因液滴碰壁反彈而引起測(cè)試區(qū)域更多的液滴法向速度向上；壁面加熱條件能夠促進(jìn)液滴的蒸發(fā)與反彈，改變粒徑的分布范圍，同時(shí)由于壁面溫度升高，測(cè)試區(qū)域大部分噴霧液滴的法向速度在0m/s附近；濕壁面條件對(duì)

3、噴霧液滴的影響主要表現(xiàn)在液滴粒徑分布形態(tài)的變化以及法向速度分布范圍的變化，10m/s-30m/s速度范圍內(nèi)的液滴數(shù)量與干壁面條件相比明顯減少。同時(shí)，碰壁位置對(duì)于噴霧液滴的分布具有顯著影響，距離噴嘴越遠(yuǎn)的位置，噴霧的粒徑分布越發(fā)趨于均勻，各個(gè)條件下的差異表現(xiàn)得越不明顯。
　　在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本文利用三維CFD軟件FIRE采用不同模型對(duì)常溫干壁面以及加熱干壁面條件下的噴霧碰壁現(xiàn)象進(jìn)行模擬，將噴霧圖像和粒徑分布的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)

4、比。對(duì)比結(jié)果表明，Bai Gosman模型對(duì)于噴霧整體形態(tài)的模擬與實(shí)驗(yàn)值相符，粒徑分布模擬結(jié)果能夠體現(xiàn)出不同壁面位置以及不同壁面溫度的影響，但近壁面處常溫面的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)差別較大；Mundo/Sommerfeld模擬結(jié)果中粒徑普遍過(guò)小，且在此條件下對(duì)于壁面溫度的變化不夠敏感而Kuhnke模型也存在相同的問(wèn)題。對(duì)Bai Gosman模型進(jìn)行修正，近壁面碰壁后的粒徑分布結(jié)果有所改善，而其他條件下的粒徑分布結(jié)果變化不大，這說(shuō)明對(duì)于此工況而言