GDI发动机喷油嘴椭圆喷孔内部流动及喷雾特性研究

发布时间：2021-04-16 01:32

　　喷油嘴作为缸内直喷汽油机（GDI）燃油喷射过程的执行器,其喷孔的内部流动特性与雾化性能直接决定了缸内混合气的形成质量,是实现发动机高效清洁燃烧的关键。现有研究表明,椭圆喷孔具有提升发动机喷油嘴射流雾化特性和改善油气混合质量的潜力。因此,本文以缸内直喷汽油机喷油嘴为研究对象,采用数值模拟与试验研究相结合的方法,进行GDI发动机喷油嘴椭圆喷孔内部流动及喷雾特性研究,为椭圆喷孔在GDI发动机上的应用提供理论依据。在椭圆喷孔内部流动方面,本文采用VOF（Volume of Fluid）多相流模型、Schnerr-Sauer空化模型、RANS（Reynolds-averaged Navier-Stokes）湍流计算方法建立了椭圆喷孔内部空化流动模型,通过椭圆喷孔内部流动过程数值仿真,研究了椭圆喷孔内流特性及其对出流特性参数的影响规律。研究结果表明:相比于圆形喷孔,椭圆喷孔内部空化分布呈非轴对称形态,长轴面空化分布长度较短轴面长,出口截面上出现了独特的马蹄形空化形态;椭圆喷孔内部空化强度随着喷射压力的升高以及环境背压的降低而增加,提高喷射压力以及降低环境背压有助于喷孔内部空化的产生;椭圆喷孔内部气... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

喷嘴内部空化产生示意图[48]

GDI发动机喷油嘴椭圆喷孔内部流动及喷雾特性研究12续增大，喷孔内部出现了水力柱塞流，此时下游湍流扰动变弱，喷雾锥角减校喷孔内部空化的流动状态对下游射流特性影响很大[55,56]，喷孔内部流动状态变化使得下游喷雾破碎过程变得尤为复杂。Lopez等人[57]，Gao等人[58]，Agarwal等人[59]，Yin等人[60]，Zhang等人[61]都发现喷孔内部空化的产生不仅能增加下游喷雾锥角还能减小射流初次破碎长度，进而有利于改善燃油的雾化质量。图2.2喷嘴内部空化流动状态[54]Fig.2.2Cavitationflowinnozzle2.2喷孔内部流动计算模型的建立与验证由于内流试验研究开展的困难性，采用数值模拟来研究喷孔内部流动问题的方式受到越来越大的关注。目前普遍采用VOF模型对喷孔内部两相流进行模拟，因此本章采用基于VOF法的CFD计算软件CONVERGE进行仿真分析，下面将对VOF模型以及空化模型和湍流模型进行详细描述。2.2.1VOF多相流模型CONVERGE可以使用流体体积（VOF）方法模拟多相流。VOF方法定位并跟踪气-液流中的自由表面或液-液流中的分界面，这是一种欧拉方法，可重建每个流体单元中的界面位置和方向。VOF方法可用于可压缩和不可压缩的流体模拟计算，在一些超高压流体计算应用领域中，考虑流体的可压缩性非常重要。正如其名，VOF方法追踪了每个计算单元中流体的体积，并以气相体积分数α表示：α=0时，表示该计算单元中只有液相；0<α<1时，表示该计算单元中既有液相也有

SprayG几何模型

【参考文献】：
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本文编号：3140481