柴油機噴嘴內空化效應的機理及射流破碎特征的研究.pdf

1、燃油噴霧對發(fā)動機的工作過程至關重要,直接影響到發(fā)動機的燃燒及排放性能,對于節(jié)能和凈化具有十分重要的意義。作為與燃油噴射直接相關的燃油噴嘴具有極其重要的作用,深入研究噴孔內部燃油的流動狀態(tài),揭示燃油射流的破碎特征,是本文研究的關鍵所在。
　　 高壓下的噴孔內部流動屬典型的多相流運動。本文借助于CFD手段,基于歐拉-歐拉法的兩相流模型,對噴孔內部的空化流動特性進行了全面的數(shù)值模擬。結果表明,提高噴射壓力,降低出口處壓力,均有利于孔內

2、空化現(xiàn)象的發(fā)展;噴孔長度在一定程度上約束了空化的形成;增大噴孔入口圓角半徑,易使得燃油流動變得更加通暢,不利于空化效應的產(chǎn)生。在保持空化數(shù)和雷諾數(shù)均不變時,較大的壓差使得孔內的流動更加劇烈和不穩(wěn)定,空化效應較強。雷諾數(shù)越大,孔內湍流狀態(tài)越強,空化效應越明顯,孔內的高湍流強度加速空化氣泡的潰滅,碎裂的氣泡一定程度上使湍流變得更強,進一步促使空化效應的發(fā)生。
　　 考慮到噴孔的工作環(huán)境和實際結構,很難直接觀察到真實噴嘴內的空化現(xiàn)象。

3、本文根據(jù)相似理論,在滿足結構相似、動力相似和邊界相似等的前提下,設計放大20倍于真實噴嘴的大尺度噴嘴試驗系統(tǒng),利用高速攝像機,采用紋影法拍攝噴孔內部的空化現(xiàn)象。結果表明,較高的噴射壓力容易促使空化的發(fā)生,并可能產(chǎn)生超空化狀態(tài),環(huán)境背壓在一定程度上對空化起到抑制的作用;在各種結構因素里,入口處圓角半徑和噴孔傾斜角對噴孔內部空化效應的影響較其它更為明顯;對比雷諾數(shù)和空化數(shù)對空化的影響,可發(fā)現(xiàn)后者的影響更為明顯。
　　 空氣動力、湍流

4、擾動、孔內空化,被公認為是燃油射流破碎的三大原因,空化對油束的分裂霧化有著本質的影響。本文正是基于這一思想,運用噴孔內部流動特性計算的結果,尤其考慮了空化效應,通過將出口狀態(tài)賦予噴孔外部模擬的邊界,在歐拉-拉格朗日法的框架內,對噴孔外部的射流破碎進行了數(shù)值模擬。結果表明,空化氣泡在噴孔出口處潰滅致使液體射流表面產(chǎn)生強烈的擾動,對初始霧化具有較大影響,進而影響二次霧化,加速液體射流的破碎。較高的噴射壓力,使得液滴的SMD變得更小,有利于射