柴油機(jī)噴嘴內(nèi)部空穴兩相流動(dòng)及其對(duì)噴霧影響的試驗(yàn)研究.pdf

1、柴油機(jī)的燃油噴霧混合作為的燃燒的邊界條件之一，與燃燒過(guò)程的關(guān)系最為直接，對(duì)于柴油機(jī)的燃燒效率、動(dòng)力性及排放性有決定性的影響。燃油噴霧的形成、霧化過(guò)程及霧化質(zhì)量除了受?chē)婌F與其周?chē)諝饽Σ恋挠绊懲猓艿絿娮靸?nèi)部流動(dòng)湍流和空穴的影響。其中，空穴現(xiàn)象成為把噴嘴內(nèi)部流動(dòng)和噴霧行為聯(lián)系起來(lái)的一種關(guān)鍵因素。而噴嘴由于噴孔直徑只有零點(diǎn)幾毫米，噴射壓力很高，通過(guò)噴孔的流速接近幾百米/秒的數(shù)量級(jí)，噴油持續(xù)期又非常短，高的湍流強(qiáng)度以及氣液兩相流動(dòng)的復(fù)雜性，

2、使得對(duì)其內(nèi)部空穴流動(dòng)的影響機(jī)理不是很清楚。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)不同幾何結(jié)構(gòu)、不同放大比例及不同燃油介質(zhì)下噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)及其對(duì)噴霧的影響進(jìn)行了深入系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，并基于此，建立起準(zhǔn)確可靠的噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)的三維數(shù)值計(jì)算模型。
　　 本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新性研究成果如下:
　　 (1)搭建了噴嘴內(nèi)部流動(dòng)及噴霧的可視化試驗(yàn)臺(tái)。首次深入系統(tǒng)地試驗(yàn)研究了不同針閥升程、不同長(zhǎng)徑比、不同傾角及不同壓力室結(jié)構(gòu)的噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)特性

3、，獲得了最佳的幾何結(jié)構(gòu)噴嘴，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了遲滯現(xiàn)象。
　　 (2)首次通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比分析了不同放大比例下噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)特性。得出了不同放大比例噴嘴內(nèi)部空穴形態(tài)、空穴初生以及水力柱塞流的差別。初步探究了柴油與生物柴油噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)特性。
　　 (3)對(duì)比分析了單孔與多孔噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)特性，考慮了多孔噴嘴內(nèi)部流動(dòng)外界大氣壓對(duì)噴孔內(nèi)部流動(dòng)的影響，得出了單孔噴嘴與多孔噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)，為單孔噴嘴試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用到多

4、孔噴嘴上提供參考。
　　 (4)試驗(yàn)研究了噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)對(duì)隨后噴霧的影響，揭示了噴嘴內(nèi)部空穴現(xiàn)象對(duì)噴霧霧化過(guò)程及噴霧錐角的影響機(jī)理。
　　 (5)基于試驗(yàn)，確定了最佳湍流模型，建立起噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)的三維數(shù)值計(jì)算模型。數(shù)值模擬分析不同錐度噴嘴以及不同入口圓角半徑噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)，得出噴嘴設(shè)計(jì)中適當(dāng)?shù)膰娍族F度及入口圓角半徑對(duì)獲得良好噴霧特性的重要性。
　　 本研究為柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及噴霧性能改善提供了理