喷油器喷嘴结构参数对空化效应的影响

发布时间：2021-10-13 17:34

　　基于不可压缩流体体积（volume of fluid,VOF）函数多相流模型,模拟喷油器完整喷射周期内的燃油流动和空化特性,获得喷嘴空化形成及发展的关键区域和影响空化效应的关键结构参数,并分析其对流场及空化特性的影响规律。结果表明:较小针阀升程时,在针阀锥形表面台阶和喷孔下边缘位置处发生明显空化现象,当升程增加时,空化集中分布在喷孔位置处,从倒圆处开始诱发并逐渐向下游延伸;针阀台阶夹角增大使得针阀表面台阶处和喷孔下缘的前部的局部空化增强,穴蚀更严重,且燃油流量减小;通过增大针阀座倒圆半径和喷孔直径锥度系数可有效地改善喷孔局部空化程度。 

【文章来源】：内燃机工程. 2020,41(06)北大核心CSCD

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【部分图文】：

针阀偶件模型及单喷孔计算域

为验证网格无关性，分别设置了4套不同网格，网格数分别为99 664、145 267、249 338、583 618。以标定工况为测试案例，在计算过程中，监视喷孔出口处的燃油蒸气的质量流量。4套网格下燃油蒸气质量流量计算结果如图2所示。由图2可以看出，不同网格数下的计算结果有所差异，网格99 664和网格145 267的差别较大，但在网格数达到145 267之后计算结果基本保持不变，这说明即使进一步对网格进行加密，求解的精度也不会进一步提升，即得到了网格无关性解。2 喷射过程喷嘴内部流场及空化分析

考虑到喷油器蓄压腔压强和针阀升程难于测试，利用AMESim软件建立了喷油器一维仿真模型，并通过标定工况喷油规律测试数据进行了标定，如图3所示。标定点的循环油量、喷油持续期计算偏差均不超过±3%，证明了喷油器模型准确。利用标定后的喷油器数学模型获取蓄压腔压强与针阀升程的关系曲线，如图4所示。针对一个完整的喷射过程，选择7个具有代表意义的过程点（图4）进行计算，分别为：a为针阀刚刚抬起约H/8瞬间的位置，b为针阀抬起到约0.5 H瞬间的位置，c为针阀即将到达最大升程约0.96 H瞬间的位置，d为针阀处于最大升程且压强最大瞬间的位置，e为针阀从最大升程开始下降约0.96 H瞬间的位置，f为针阀下降到0.5 H瞬间的位置，g为针阀闭合前约H/8瞬间的位置。其中，H为针阀最大升程。


本文编号：3435104