使用PLIEF技術對重型柴油機相似環(huán)境條件下柴油噴霧結構及其濃度場的定量研究.pdf

1、對于柴油機而言,燃油的噴射、霧化及其與空氣的混合是整個燃燒過程的一個關鍵環(huán)節(jié),然而前人對柴油噴霧的研究主要是在較低環(huán)境密度(35kg/m3以下)下開展的,距離現代重型柴油機高負荷工況(環(huán)境密度達60 kg/m3以上)相差很遠,有必要對現代重型柴油機相似環(huán)境條件下柴油噴霧場進行深入定量研究。
　　 本文設計、開發(fā)了定容燃燒彈系統,實現了最高1100K溫度和60kg/m3密度的噴霧環(huán)境模擬,對氣、液相柴油噴霧溫度場和濃度場進行了定量

2、標定。在此基礎上,本文使用復合激光誘導熒光技術在定容燃燒彈內定量研究了環(huán)境溫度、環(huán)境密度、噴油壓力、噴孔直徑、氧氣濃度等對重型柴油機相似環(huán)境條件下柴油噴霧結構和濃度場的影響。研究中,環(huán)境溫度為800-1100K,環(huán)境密度為20-100kg/m3,噴油壓力為100-220MPa,噴孔直徑為0.10-0.18mm。
　　 研究發(fā)現,現代重型柴油機相似環(huán)境條件下柴油噴霧結構可以使用氣液相噴霧錐角、貫穿距離,液核區(qū),氣相噴霧外殼,氣相噴

3、霧濃混區(qū)(Φ＞2)、稀混區(qū)(Φ≤2),氣相噴霧頭部等參數來描述,據此本文還建立了重型柴油機相似環(huán)境條件下柴油噴霧結構模型,該結構模型中液核區(qū)域同時存在當量比相對較高的氣相噴霧,這和John Dec建立的噴霧模型是不同的。現代重型柴油機相似環(huán)境條件下,氣液相噴霧濃度由外到內從0逐漸增大到最大值,氣相噴霧溫度由外到內從環(huán)境氣體平均值逐漸下降到最低。噴霧發(fā)展過程大致可以分為初期、中期、充分發(fā)展期三個階段,在噴霧發(fā)展初期,液核長度隨時間基本呈線

4、性增長,氣液相噴霧貫穿距離和錐角基本一樣,氣相噴霧當量比較小;在噴霧發(fā)展中期,液核長度隨時間成拋物線性增長直至液核達到其最大長度,氣液相貫穿距離仍然基本一致,氣相噴霧瞬態(tài)最大當量比不斷增大;在噴霧充分發(fā)展期,液核長度基本不變,氣相噴霧繼續(xù)向前發(fā)展,其瞬態(tài)最大當量比達到最大值并開始下降,液核、氣相噴霧濃混區(qū)、氣相噴霧低溫核區(qū)基本重疊。
　　 研究還發(fā)現,重型柴油機相似環(huán)境條件下,環(huán)境密度、環(huán)境溫度、噴孔直徑、噴油壓力和氧氣濃度等對