噴孔內(nèi)空穴流動(dòng)的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、當(dāng)前,大多數(shù)燃用液態(tài)燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)(柴油機(jī)以及部分應(yīng)用了GDI(缸內(nèi)直噴)技術(shù)的汽油機(jī)),其混合氣的形成都采用了噴霧混合方式。燃油的破碎霧化效果對發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能和廢氣排放有著直接影響。因此,燃料霧化質(zhì)量的好壞對發(fā)動(dòng)機(jī)高效、低污染燃燒能否實(shí)現(xiàn)起著決定性的作用。影響燃油霧化的因素有很多,其中,噴嘴內(nèi)部流動(dòng)中存在的空穴和湍流流動(dòng)被認(rèn)為是最重要的因素之一。由于實(shí)際噴孔的長度及孔徑小,噴孔內(nèi)燃油高流速、高湍動(dòng)等特性,許多空穴與霧化的機(jī)理未得到完全

2、揭示。
  本文在綜合國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上,對噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論和試驗(yàn)研究。論文首先搭建了一套延時(shí)時(shí)間精確可控的可視化試驗(yàn)臺(tái)架,通過加工實(shí)際尺寸的透明噴嘴,對不同噴射壓力、不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的噴孔以及不同噴射燃料條件下噴孔內(nèi)的空穴流動(dòng)與噴孔外的噴霧特性進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。其次,在試驗(yàn)基礎(chǔ)上構(gòu)建了較為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型,基于此模型對錐型噴孔和脹縮型噴孔進(jìn)行了數(shù)值模擬。主要結(jié)論如下:
 ?。?)自行設(shè)計(jì)搭建了一套用于觀察噴孔

3、內(nèi)燃油流動(dòng)及孔外霧化的可視化試驗(yàn)臺(tái)架。利用MATLAB軟件編程,完成對噴霧圖像的數(shù)字化處理工作。
  (2)某些時(shí)刻孔外噴霧的會(huì)產(chǎn)生特殊的現(xiàn)象,經(jīng)分析是上一噴油循環(huán)殘留在噴孔內(nèi)的“初始?xì)馀荨迸c渦環(huán)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的滑流作用共同作用的結(jié)果;將噴孔由壓力室球弧位置上移至圓柱壁面位置,空穴初生位置發(fā)生改變,在入口的下拐角出產(chǎn)生并沿下壁面發(fā)展。
 ?。?)噴射壓力、噴孔的長徑比以及燃料的物性參數(shù)會(huì)對空穴流動(dòng)與噴霧形態(tài)產(chǎn)生一定的影響,適當(dāng)提高

4、噴射壓力、減小長徑比以及高飽和蒸氣壓的燃料可有效促進(jìn)噴孔內(nèi)空穴的發(fā)展,進(jìn)而更好地促進(jìn)燃料噴霧的擴(kuò)散與發(fā)展,使噴霧分布到更廣的空間。
 ?。?)在上述試驗(yàn)基礎(chǔ)之上,論文利用PROE、ICEM軟件建立噴嘴模型,在OpenFOAM中構(gòu)建LES-VOF數(shù)學(xué)模型,經(jīng)與試驗(yàn)結(jié)果對比,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性,并基于此模型計(jì)算分析了錐型噴孔與脹縮型噴孔內(nèi)外的燃油流動(dòng)情況,結(jié)果表明:漸擴(kuò)型噴孔的霧化效果最好,漸縮型噴孔的霧化效果最差。橢圓型噴孔與雙曲線

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