柴油機噴油器內(nèi)部瞬態(tài)空化流動特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、柴油機噴霧質(zhì)量直接影響到燃油在氣缸內(nèi)的燃燒過程，良好的霧化質(zhì)量能有效提高燃油利用率，從而改善燃油經(jīng)濟性，降低污染物排放。大量研究證實噴孔內(nèi)部空化現(xiàn)象對燃油一次霧化效果起著關(guān)鍵性的作用，進而影響噴霧特性。噴嘴內(nèi)空化現(xiàn)象的產(chǎn)生能有效提高燃油噴射的霧化質(zhì)量，但同時會造成噴嘴內(nèi)部的氣蝕磨損，影響噴嘴使用性能，因此對噴孔內(nèi)部空化現(xiàn)象進行研究具有重要意義。
　　本文采用數(shù)值模擬的方法，研究噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)和噴射條件對噴孔內(nèi)瞬態(tài)空化流動特性以及對應(yīng)

2、出流特性的影響。在研究過程中，首先通過與Arcoumanis C.等人的透明噴嘴實驗結(jié)果的對比驗證了物理模型的準確性，并且經(jīng)過深入分析確定了混合多相流模型、標準k-ε模型以及Schnerr and Sauer模型為模擬柴油機噴嘴內(nèi)部空化流動較合理的物理模型。在此基礎(chǔ)上在CFD平臺上利用動網(wǎng)格技術(shù)完成瞬態(tài)模擬，發(fā)現(xiàn)噴孔內(nèi)空化現(xiàn)象與針閥動態(tài)運動過程密切相關(guān)：針閥開啟瞬間，噴孔內(nèi)空化現(xiàn)象迅速產(chǎn)生；隨著針閥升程的增大，空化現(xiàn)象急劇減弱，隨后保持

3、穩(wěn)定狀態(tài)；針閥下降末期，噴孔內(nèi)空化現(xiàn)象再次增強。
　　其次研究了噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)對空化效應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)增加針閥最大升程對噴孔內(nèi)空化現(xiàn)象有抑制作用，但影響效果并不顯著；增大噴孔內(nèi)壁粗糙度、噴孔長徑比以及入口圓角都能顯著抑制噴孔內(nèi)部空化程度。同時，隨著針閥最大升程的增大，噴孔出口質(zhì)量流量、流量系數(shù)、平均速度以及平均湍動能都會增大；粗糙度的增大造成噴孔出口平均速度和質(zhì)量流量均減小，但提高了噴孔出口平均湍動能，對流量系數(shù)影響較小；隨著噴孔長徑

4、比的增大，噴孔出口平均速度和湍動能呈減小趨勢，在針閥上升階段初期，當L/D小于4時，噴孔出口質(zhì)量流量和流量系數(shù)均呈增大趨勢，當L/D大于4時顯著減小；隨著入口圓角的增大，噴孔出口平均速度、質(zhì)量流量以及流量系數(shù)均增大，但平均湍動能變化并不明顯。
　　最后研究了噴射條件對空化效應(yīng)的影響，結(jié)果表明：針閥上升速度、下降速度以及噴射壓力的提高，都對噴孔內(nèi)部空化現(xiàn)象有促進作用；同時，噴孔出口質(zhì)量流量、流量系數(shù)、平均速度以及平均湍動能隨著針閥上