重型柴油机燃油系统喷雾特性试验研究
发布时间：2021-01-26 02:51
随着能源短缺以及对汽车动力性、经济性和排放特性的要求越来越高,对车用发动机燃油雾化的研究也越来越受到重视。这是因为燃油雾化的质量是决定燃烧过程的最重要因素之一。但是,目前燃油雾化的理论研究还远未成熟。尤其是近年来新排放法规的出台,对降低柴油机排放微粒和氮氧化物提出了更高要求,高压燃油喷射成为技术的方向发展,使得燃油雾化的研究成为发动机领域的研究重点,因此开展柴油机电控高压燃油喷射系统及其燃油雾化特性等方面研究具有重要的工程价值和学术意义。本文以某型号重型柴油机燃油喷射系统为研究对象,对喷雾定容弹、燃油碰壁试验所需的环境温度和压力控制装置、图像采集系统和同步触发系统进行了设计。设计了结构完全对称的喷雾定容弹,对弹体强度最弱的石英玻璃部件通过有限元方法进行了强度校核,优化了石英玻璃尺寸,从而满足设计的强度要求。开发了高度、壁温可调节的燃油碰壁平台,其可完成不同喷射压力、环境压力、碰壁距离、壁温和壁面粗糙度影响的试验;开发了环境压力和温度控制装置,从而满足喷雾场对环境温度和压力的要求。研制了喷油器和高速摄影仪同步触发系统的软硬件模块,搭建了电控高压共轨燃油喷射系统的可视化喷雾试验平台。本文对...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１可视化试验装置??Ｆｉｇ．?１－１?ｖｉｓｕａｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ??上个世纪，国内外己经有很多学者开始研宄可视化发动机
在柴油发动机内，喷射速度由喷射压力以及环境压力决定。??国内外学者按照喷射速度大小，把射流分裂形式分成了四种类型：瑞利型分??裂、第一类风生分裂、第二类风生分裂和雾化［２５］，如图１－２所示。瑞利型分裂的??特点是喷射速度较小，分裂往往发生在油束下游相当远的位置，液滴直径较大，??一般大于射流直径；第一类风生分裂的位置一般也在油束下游相当远的地方，由??于射流与周围气体的相对运动增强了表面张力的作用，表面张力的不稳定而分裂，??液滴直径与射流直径同一数量级；第二类风生分裂由于小波长扰动波的不稳定增??长而发生分裂，液滴直径小于射流直径，而且分裂发生位置更靠近喷口；雾化出??现在喷射速度非常大的前提下，液滴平均直径远小于喷嘴直径，此时分裂长度为??＂Ｂ?Ｍ省??Ｐｆ?Ｉｌｆ??（ａ）瑞利型分裂（ｂ）第一ｉ风生分裂（ｃ）第二类风生分裂（ｄ）雾化??Ｌｌ＝未扰液核长度，Ｌ２＝最大液核长度??图１－２液体射流分裂形式??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｐｌｉｔ?ｆｏｒｍ?ｏｆ?ｌｉｑｕｉｄ?ｊｅｔ??４??
Ｘｕ和Ｌｉｕ等人＿提出了一种类似弹簧质量系统的碰壁模型，划分了三种碰壁??类型：反弹（类似弹簧质量系统从壁面反弹）、破碎（类似高能量的撞壁使弹簧破??碎）、粘附（相当于弹簧质量系统处于过阻尼的情况），如图１－４所示。??撞壁前?撞壁??④ｔ?＾??反弹?破碎?粘附??图１．４?ＴＡＲ模型的撞壁类型划分??Ｆｉｇ．?１－４?ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ＴＡＲ?Ｍｏｄｅｌ??（２）碰壁喷雾??ＫａｔｓｕｒａｌＷ等人对柴油碰壁喷雾形态的研宄如１－５所示。喷嘴到平板壁面之间??的射程分为初始部和混合部两部分，初始部油束轮廓比较清晰，混合部存在强烈??的湍流。未碰壁部分射流区与稳定射流特征相同，包括内部为主射流区和外围为??混合流区。壁主射流区位于撞壁射流底侧，此区切向速度、液滴动量和密度大。??滞留区位于撞壁射流上沿，它是外层的油粒被推到此处，由于动量的消耗使油粒??停滞在此区，并将壁面附近的油粒不断推到此区。壁射流涡可在撞壁射流的头部??看到，它的油粒密度大，在此涡与氛围气体之间发生了强湍流混合，此涡内的油??粒被推出并卷到上边，它是被壁附近的油粒推卷的。从射流触壁中心点到壁射流??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]喷孔直径对柴油射流雾化影响的实验研究[J]. 徐阳杰,李国岫,虞育松,高思超,王凌. 工程热物理学报. 2015(04)
[2]快速压缩机试验台架设计与性能试验[J]. 张红光,刘昊,李嘉辰,赵光耀,姚宝峰,王焱. 农业机械学报. 2015(04)
[3]柴油机高压共轨燃油喷射系统研究进展[J]. 郝胜强,上官林宏,王永利,刘永跃,韩杨,胡吉平. 机械制造与自动化. 2014(04)
[4]喷孔结构对多孔GDI喷油器喷雾特性的影响[J]. 程强,张振东,谢乃流,朱希. 内燃机学报. 2014(01)
[5]基于FIRE的电控喷油器喷嘴内流特性仿真研究[J]. 张晓怀,胡平. 小型内燃机与摩托车. 2013(01)
[6]缸内直喷汽油机多孔喷油器喷雾特性试验研究[J]. 尉庆国,王艳华,刘新华,李波. 车用发动机. 2012(05)
[7]柴油机喷嘴内部几何结构的喷雾贯穿距模型[J]. 黄魏迪,吴志军,李治龙,高雅,龚慧峰,李理光. 内燃机学报. 2012(02)
[8]柴油机清洁排放控制技术的发展及展望[J]. 李克,高海洋,刘双喜,崔国旭. 小型内燃机与摩托车. 2012(01)
[9]非对称多孔喷油器撞壁喷雾特性的试验与模拟[J]. 范钱旺,高雅,董战力,胡宗杰,邓俊,李理光. 内燃机学报. 2012(01)
[10]基于AMESim的柴油机喷油器的仿真研究[J]. 文勇,张振东. 汽车科技. 2010(06)
博士论文
[1]快速压缩机的开发及其在HCCI燃烧研究中的应用[D]. 常国峰.吉林大学 2006
硕士论文
[1]快速压缩机的开发与实验研究[D]. 刘昊.北京工业大学 2015
[2]生物柴油与柴油基于可视化发动机的喷雾与燃烧特性研究[D]. 伍赛特.长安大学 2015
[3]高压共轨喷射系统试验台设计及喷油量不均匀性修正控制[D]. 王晓岩.吉林大学 2015
[4]高压定容喷雾模拟实验系统研制及应用研究[D]. 刘正平.北京交通大学 2013
[5]高压共轨燃油喷射雾化特性试验研究[D]. 岂斌.中南大学 2010
[6]柴油机高压共轨喷射系统的仿真研究[D]. 李峰.大连理工大学 2008
本文编号：3000339
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１可视化试验装置??Ｆｉｇ．?１－１?ｖｉｓｕａｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ??上个世纪，国内外己经有很多学者开始研宄可视化发动机
在柴油发动机内，喷射速度由喷射压力以及环境压力决定。??国内外学者按照喷射速度大小，把射流分裂形式分成了四种类型：瑞利型分??裂、第一类风生分裂、第二类风生分裂和雾化［２５］，如图１－２所示。瑞利型分裂的??特点是喷射速度较小，分裂往往发生在油束下游相当远的位置，液滴直径较大，??一般大于射流直径；第一类风生分裂的位置一般也在油束下游相当远的地方，由??于射流与周围气体的相对运动增强了表面张力的作用，表面张力的不稳定而分裂，??液滴直径与射流直径同一数量级；第二类风生分裂由于小波长扰动波的不稳定增??长而发生分裂，液滴直径小于射流直径，而且分裂发生位置更靠近喷口；雾化出??现在喷射速度非常大的前提下，液滴平均直径远小于喷嘴直径，此时分裂长度为??＂Ｂ?Ｍ省??Ｐｆ?Ｉｌｆ??（ａ）瑞利型分裂（ｂ）第一ｉ风生分裂（ｃ）第二类风生分裂（ｄ）雾化??Ｌｌ＝未扰液核长度，Ｌ２＝最大液核长度??图１－２液体射流分裂形式??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｐｌｉｔ?ｆｏｒｍ?ｏｆ?ｌｉｑｕｉｄ?ｊｅｔ??４??
Ｘｕ和Ｌｉｕ等人＿提出了一种类似弹簧质量系统的碰壁模型，划分了三种碰壁??类型：反弹（类似弹簧质量系统从壁面反弹）、破碎（类似高能量的撞壁使弹簧破??碎）、粘附（相当于弹簧质量系统处于过阻尼的情况），如图１－４所示。??撞壁前?撞壁??④ｔ?＾??反弹?破碎?粘附??图１．４?ＴＡＲ模型的撞壁类型划分??Ｆｉｇ．?１－４?ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ＴＡＲ?Ｍｏｄｅｌ??（２）碰壁喷雾??ＫａｔｓｕｒａｌＷ等人对柴油碰壁喷雾形态的研宄如１－５所示。喷嘴到平板壁面之间??的射程分为初始部和混合部两部分，初始部油束轮廓比较清晰，混合部存在强烈??的湍流。未碰壁部分射流区与稳定射流特征相同，包括内部为主射流区和外围为??混合流区。壁主射流区位于撞壁射流底侧，此区切向速度、液滴动量和密度大。??滞留区位于撞壁射流上沿，它是外层的油粒被推到此处，由于动量的消耗使油粒??停滞在此区，并将壁面附近的油粒不断推到此区。壁射流涡可在撞壁射流的头部??看到，它的油粒密度大，在此涡与氛围气体之间发生了强湍流混合，此涡内的油??粒被推出并卷到上边，它是被壁附近的油粒推卷的。从射流触壁中心点到壁射流??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]喷孔直径对柴油射流雾化影响的实验研究[J]. 徐阳杰,李国岫,虞育松,高思超,王凌. 工程热物理学报. 2015(04)
[2]快速压缩机试验台架设计与性能试验[J]. 张红光,刘昊,李嘉辰,赵光耀,姚宝峰,王焱. 农业机械学报. 2015(04)
[3]柴油机高压共轨燃油喷射系统研究进展[J]. 郝胜强,上官林宏,王永利,刘永跃,韩杨,胡吉平. 机械制造与自动化. 2014(04)
[4]喷孔结构对多孔GDI喷油器喷雾特性的影响[J]. 程强,张振东,谢乃流,朱希. 内燃机学报. 2014(01)
[5]基于FIRE的电控喷油器喷嘴内流特性仿真研究[J]. 张晓怀,胡平. 小型内燃机与摩托车. 2013(01)
[6]缸内直喷汽油机多孔喷油器喷雾特性试验研究[J]. 尉庆国,王艳华,刘新华,李波. 车用发动机. 2012(05)
[7]柴油机喷嘴内部几何结构的喷雾贯穿距模型[J]. 黄魏迪,吴志军,李治龙,高雅,龚慧峰,李理光. 内燃机学报. 2012(02)
[8]柴油机清洁排放控制技术的发展及展望[J]. 李克,高海洋,刘双喜,崔国旭. 小型内燃机与摩托车. 2012(01)
[9]非对称多孔喷油器撞壁喷雾特性的试验与模拟[J]. 范钱旺,高雅,董战力,胡宗杰,邓俊,李理光. 内燃机学报. 2012(01)
[10]基于AMESim的柴油机喷油器的仿真研究[J]. 文勇,张振东. 汽车科技. 2010(06)
博士论文
[1]快速压缩机的开发及其在HCCI燃烧研究中的应用[D]. 常国峰.吉林大学 2006
硕士论文
[1]快速压缩机的开发与实验研究[D]. 刘昊.北京工业大学 2015
[2]生物柴油与柴油基于可视化发动机的喷雾与燃烧特性研究[D]. 伍赛特.长安大学 2015
[3]高压共轨喷射系统试验台设计及喷油量不均匀性修正控制[D]. 王晓岩.吉林大学 2015
[4]高压定容喷雾模拟实验系统研制及应用研究[D]. 刘正平.北京交通大学 2013
[5]高压共轨燃油喷射雾化特性试验研究[D]. 岂斌.中南大学 2010
[6]柴油机高压共轨喷射系统的仿真研究[D]. 李峰.大连理工大学 2008
本文编号：3000339
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