柴油機噴嘴內(nèi)部空穴兩相流動及其對噴霧影響的試驗研究.pdf

1、柴油機的燃油噴霧混合作為的燃燒的邊界條件之一，與燃燒過程的關(guān)系最為直接，對于柴油機的燃燒效率、動力性及排放性有決定性的影響。燃油噴霧的形成、霧化過程及霧化質(zhì)量除了受噴霧與其周圍空氣摩擦的影響外，更受到噴嘴內(nèi)部流動湍流和空穴的影響。其中，空穴現(xiàn)象成為把噴嘴內(nèi)部流動和噴霧行為聯(lián)系起來的一種關(guān)鍵因素。而噴嘴由于噴孔直徑只有零點幾毫米，噴射壓力很高，通過噴孔的流速接近幾百米/秒的數(shù)量級，噴油持續(xù)期又非常短，高的湍流強度以及氣液兩相流動的復(fù)雜性，

2、使得對其內(nèi)部空穴流動的影響機理不是很清楚。本文結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對不同幾何結(jié)構(gòu)、不同放大比例及不同燃油介質(zhì)下噴嘴內(nèi)部空穴流動及其對噴霧的影響進行了深入系統(tǒng)的試驗研究，并基于此，建立起準確可靠的噴嘴內(nèi)部空穴流動的三維數(shù)值計算模型。
　　 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)部流動及噴霧的可視化試驗臺。首次深入系統(tǒng)地試驗研究了不同針閥升程、不同長徑比、不同傾角及不同壓力室結(jié)構(gòu)的噴嘴內(nèi)部空穴流動特性

3、，獲得了最佳的幾何結(jié)構(gòu)噴嘴，試驗中發(fā)現(xiàn)了遲滯現(xiàn)象。
　　 (2)首次通過試驗對比分析了不同放大比例下噴嘴內(nèi)部空穴流動特性。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)部空穴流動特性。
　　 (3)對比分析了單孔與多孔噴嘴內(nèi)部空穴流動特性，考慮了多孔噴嘴內(nèi)部流動外界大氣壓對噴孔內(nèi)部流動的影響，得出了單孔噴嘴與多孔噴嘴內(nèi)部空穴流動的相似點和不同點，為單孔噴嘴試驗數(shù)據(jù)應(yīng)用到多

4、孔噴嘴上提供參考。
　　 (4)試驗研究了噴嘴內(nèi)部空穴流動對隨后噴霧的影響，揭示了噴嘴內(nèi)部空穴現(xiàn)象對噴霧霧化過程及噴霧錐角的影響機理。
　　 (5)基于試驗，確定了最佳湍流模型，建立起噴嘴內(nèi)部空穴流動的三維數(shù)值計算模型。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，得出噴嘴設(shè)計中適當?shù)膰娍族F度及入口圓角半徑對獲得良好噴霧特性的重要性。
　　 本研究為柴油機燃油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及噴霧性能改善提供了理