油醇混合燃料噴霧特性研究及噴嘴優(yōu)化.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，能源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)日益突出的兩大主要問(wèn)題。內(nèi)燃機(jī)作為汽車(chē)的主要?jiǎng)恿υ?，在大量消耗石油資源的同時(shí)又對(duì)環(huán)境產(chǎn)生排放污染，因此選擇替代燃料以及提升內(nèi)燃機(jī)的排放性能是人們關(guān)注的重點(diǎn)。中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，煤炭等礦物資源儲(chǔ)備豐富，這為醇醚等代用燃料的應(yīng)用提供了前提。在代用燃料中，甲醇和乙醇代用燃料近年來(lái)受到了廣泛關(guān)注，醇類(lèi)燃料與汽油相比，具有更高的辛烷值、更寬泛的著火范圍、更高的火焰?zhèn)鞑ニ俣纫约案叩钠瘽摕嶂?/p>

2、，這些特點(diǎn)保證了發(fā)動(dòng)機(jī)更高的工作效率和更清潔的排放性能。對(duì)于醇類(lèi)燃料的研究，主要集中在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)、油耗、燃料腐蝕性等問(wèn)題，關(guān)于燃料物化屬性對(duì)噴霧及燃燒的影響研究較少。
　　本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的結(jié)合，主要對(duì)甲醇汽油和乙醇汽油的密度、粘度和表面張力進(jìn)行了測(cè)量和計(jì)算，并以多孔低壓直噴噴嘴為研究載體開(kāi)展了醇類(lèi)燃料的瞬態(tài)光源（白光）噴霧特性測(cè)試等實(shí)驗(yàn)，尋找外界控制因素、燃油物性與燃料噴霧特性之間的關(guān)系，并聯(lián)合三維CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)

3、）軟件AVL FIRE完成噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)和外部噴霧特性的仿真計(jì)算，最后通過(guò)修改低壓直噴噴嘴內(nèi)部尺寸參數(shù)進(jìn)行噴嘴的CFD優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，甲醇汽油和乙醇汽油的密度、粘度和表面張力隨著溫度的升高而降低，隨著油醇混合物中醇類(lèi)比例的增大，密度、粘度均升高，而表面張力無(wú)明顯變化規(guī)律。密度和粘度的升高導(dǎo)致非閃沸噴霧貫穿距在整體趨勢(shì)上的下降，而較大的飽和蒸汽壓導(dǎo)致閃沸噴霧的貫穿距增大，表面張力與噴霧角的變化趨勢(shì)基本上是相反的。根據(jù)仿真

4、計(jì)算結(jié)果，汽油、甲醇和乙醇的噴霧在噴口下方20mm平面的SMD（索特平均直徑）較小，在0-85％醇類(lèi)比例范圍，SMD逐漸增大，而85-100%醇類(lèi)比例范圍 SMD大幅度減小。從不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的噴嘴仿真計(jì)算得知，對(duì)于與本文所使用的低壓直噴噴嘴結(jié)構(gòu)類(lèi)似的噴嘴，減小噴孔錐角（減小角α）或者增大噴孔進(jìn)口處液腔厚度（增大角γ）有利于提高噴霧的霧化效果。通過(guò)對(duì)外界控制因素、物性以及噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)三方面的匹配，可以得到較好的油醇混合燃料噴霧特性。在今后的