组喷孔喷嘴的喷雾特性研究

发布时间：2017-12-01 08:19

  本文关键词：组喷孔喷嘴的喷雾特性研究

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【摘要】：21世纪以来,能源危机日益严峻,城市雾霾频繁发生,人们对动力机械的经济性和环保要求日益严苛。柴油机作为动力机械的主要成员,其技术革新也越来越受到重视。喷油系统为柴油机最为关键的系统之一,其性能很大程度上决定了发动机的动力性能和排放性能。基于组喷孔概念的先进喷射系统能使燃油在较低的喷射压力下实现高品质雾化,且随着小喷孔加工工艺的日趋成熟,组喷孔技术的可行性日趋增加,越来越被学界和行业认可。本研究首先阐述了燃油雾化研究的背景,介绍了实验测量和模型演变等方面的发展动态。后基于AVL-FIRE流体计算软件,建立了准确的内部流场的数学计算模型,并对比试验数据验证了计算模型的可靠性。在此基础上,提出了组喷孔喷嘴的设计方案,针对内部的两相流动进行了瞬态计算,对比分析了不同喷射压力、孔间距、喷孔入口倒圆、喷孔长度、扰流区、变截面系数和喷孔夹角等因素对组喷孔喷嘴内部流场的影响。结果显示,喷孔夹角的增加,喷孔出口的质量流量与流量系数也相应增加,平均速度小幅度上升,湍流动能减小。此外,本研究中设计出扰流区结构,喷孔入口处的扰流区直径的增加,能够增加出口处质量流量和流量系数,但是在扰流区半径为0.015mm时,出口平均速度和湍流动能略有减少。对于燃油雾化特性的研究,本文设计并加工了组喷孔喷嘴,利用Mycrona微孔测量仪并对其进行了相关的尺寸检测,达到试验的相关要求后,在高压共轨试验平台上开展了喷雾实验。采用Motion Pro TMin10000型高速数码摄像机对大气背压下的喷雾形态进行拍摄,对比分析不同喷射压力和喷嘴类型对喷雾结果的影响。根据试验结果构建了准确的计算模型,并以喷嘴内流场中计算出来的质量流量为边界条件,对实验中的贯穿距离和喷雾形态进行了对比,验证了喷雾雾化模型的准确性。基于准确的模型,对定容室条件、喷孔入口倒角与直径的比值(R/D)和喷孔长径比(L/D)等因素进行分析,对比分析其对喷雾特性的影响。结论显示,R/D值愈大,SMD愈大,喷雾的蒸发质量下降,贯穿距离增加。R/D=0.12是空穴发生与否的临界点。组喷孔喷嘴的雾化性能略优于单喷孔喷嘴。喷孔长径比的改变对组喷孔和单喷孔喷嘴的喷雾特性影响相似。长径比的增加,SMD增加,贯穿距离增加,蒸发质量减小。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK423

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本文编号：1240461