基于光學方法的多種燃料噴霧和燃燒特性的基礎研究.pdf

1、現(xiàn)代內燃機行業(yè)目前正面臨著能源短缺與環(huán)境污染的雙重挑戰(zhàn)，為此，采用一些先進發(fā)動機技術如缸內直噴、分層稀燃、均質充量壓燃(HCCI)、低溫預混合燃燒(RCCI)等來改善燃燒過程，或使用代用燃料來緩解與改善能源短缺和環(huán)境污染現(xiàn)狀。對于缸內直噴發(fā)動機（包括汽油機與柴油機），燃料的霧化與燃燒對發(fā)動機性能起著至關重要的作用。本論文利用不同的光學測試技術，對多種燃料的噴霧與燃燒特性進行了基礎性研究。
　　首先，利用高速攝影與相位多普勒(PDP

2、A)技術，對2-甲基呋喃(MF)、異辛烷、以及兩者按體積1比1的摻混燃料(MF50)在不同噴射條件下宏觀與微觀噴霧特性進行了研究。研究結果表明，在低噴射壓力下，慣性力對貫穿距的影響小于粘性力引起的影響。環(huán)境溫度對異辛烷貫穿距的提升作用要大于MF，環(huán)境背壓對異辛烷的貫穿距抑制作用要大于MF。所有燃料的噴霧粒徑整體分布呈現(xiàn)出油束中心大、兩邊小的對稱分布趨勢。對于異辛烷，粒徑隨著環(huán)境背壓增加而增加，但是MF的粒徑隨著環(huán)境背壓增加呈現(xiàn)出先減小后

3、增大趨勢。
　　然后，利用紋影和光學汽油機對異辛烷、MF、MF50的層流與湍流火焰特性進行了研究。結果表明，MF在所有條件下層流燃燒速度均最高，異辛烷最低，MF50介于兩者之間。所有燃料的層流火焰燃燒速度隨著起始溫度升高而增加。馬克斯坦長度和火焰厚度是影響馬克斯坦數(shù)的主要參數(shù)。當量比小于1時，同當量比下MF的馬克斯坦長度最小，當量比大于1，三種測試燃料的馬克斯坦長度沒有明顯規(guī)律。火焰?zhèn)鞑ッ娣e與已燃質量分數(shù)有著2/3次方的關系，各項

4、系數(shù)與燃燒溫度和燃料本身性質有關。MF的湍流火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲?，異辛烷最小，MF50介于兩者之間，湍流火焰?zhèn)鞑ニ俣戎g的差別明顯大于各燃料層流火焰?zhèn)鞑ニ俣戎g的差別。燃料本身的化學性質是影響湍流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊淖钪饕蛩亍?br>　　最后，利用超高速近噴嘴攝影技術，對乙醇、低溫柴油、普通柴油、生物柴油的近場噴霧形態(tài)進行了研究。近場噴霧形態(tài)包括了蘑菇頭區(qū)域和之后的液柱區(qū)，初始蘑菇頭區(qū)域是由殘留在油嘴SAC里面的燃料所造成。蘑菇狀長度隨著燃料粘