基于比例相似性的柴油機噴嘴內空化和水力柱塞流現(xiàn)象的試驗研究.pdf

1、針對全球性的能源和環(huán)境問題，當前發(fā)動機各種新概念燃燒方式的提出以及各種替代燃料的出現(xiàn)等都對燃油噴射系統(tǒng)的性能提出了更高要求。高噴油壓力和小噴孔直徑的技術發(fā)展趨勢使得開展噴嘴內部空穴兩相流動特性及其對噴霧混合過程影響的研究也越發(fā)重要?；诖耍疚拈_展了原型透明噴嘴與比例放大5倍透明噴嘴內部空穴流動的可視化試驗，及微尺度透明噴嘴內速度場的PIV測試，基于比例相似性對生物柴油及柴油不同燃油在不同結構噴嘴內的空穴流動特性、特殊的水力柱塞流流動特

2、性及其對噴霧特性的影響開展了系統(tǒng)地研究。
　　全文主要內容及創(chuàng)新性研究成果如下:
　　(1)采用聚碳酸酯材料開展高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)原型透明噴嘴內流試驗，首次獲得燃油噴射壓力高至50MPa時隨針閥運動噴孔內瞬態(tài)空穴流動的分布圖像，并將其與比例放大5倍透明噴嘴內的空化流動進行對比，揭示了空穴流動的比例相似性。
　　(2)提出了噴孔內空穴臨界初生的判斷方法，首次采用PIV技術實現(xiàn)了微小尺度透明噴嘴內高速度流場的測試，驗證了

3、空穴臨界初生對孔內流動及速度場分布的重要影響，推動了噴嘴內部流動研究從定性研究向定量研究的過渡。
　　(3)首次研究了柴油和生物柴油在不同長徑比結構噴嘴中的空穴流動形態(tài)及其對噴霧特性的影響，研究結論為柴油發(fā)動機燃用生物柴油提供了理論基礎。
　　(4)在比例放大5倍透明噴嘴內流及噴霧的可視化試驗臺上，首次對多孔噴嘴內可能出現(xiàn)的水力柱塞流現(xiàn)象開展了系統(tǒng)地研究，給出了水力柱塞流出現(xiàn)和消失的判斷依據，提出了水力柱塞流出現(xiàn)過程中的能量

4、損失問題，并基于空泡動力學理論知識對其展開全面分析。研究得出了影響水力柱塞流出現(xiàn)與否的影響因素及一旦出現(xiàn)后對孔內流動和噴霧的影響特性。從而，本研究為真實燃油噴射系統(tǒng)有效規(guī)避水力柱塞流的出現(xiàn)提供了理論參考。
　　(5)首次系統(tǒng)開展了噴射壓力降序調節(jié)過程中噴孔內部的空穴流動特性及其對噴霧特性影響的試驗研究，揭示了其與噴射壓力升序調節(jié)過程中噴孔內流動存在的差異，為合理調整發(fā)動機的燃油噴射策略提供了借鑒。
　　本文的研究成果為燃油噴