柴油机燃油高压喷雾PIV测量及数值模拟

发布时间：2017-05-11 04:12

  本文关键词：柴油机燃油高压喷雾PIV测量及数值模拟，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,为降低柴油机排放微粒和氮氧化物,柴油机喷射压力普遍向着高压方向发展,高压喷射过程的研究成为国内外的研究热点。人们主要通过试验手段对燃油喷射雾化过程有了一个基本的认识,但是目前所获得的经验公式及模型都作了许多简化或假设,仍有许多问题认识不够深,且大部分的试验研究都是在中低压环境下进行的,对高压喷射环境下的雾化过程研究较少,而对撞壁雾化过程的研究还只是处在初级阶段。本文基于理论分析、试验研究、三维数值模拟相结合的方法,对柴油机燃油高压喷射雾化过程进行分析研究。 采用先进的粒子图像速度场仪,结合高分辨率的数码摄像技术实现对喷雾场内部结构较为详细的试验观察。为充分了解喷雾特征,进行了各种喷射条件下(不同喷孔直径、喷孔数、喷射倾角、环境压力、喷射开启压力)的喷雾试验和喷雾撞壁(平壁、斜壁)试验,获得了大量有价值的原始试验数据,然后对每一组数据进行了归纳分析处理,用来验证理论分析和喷雾模拟计算结果。 介绍了柴油机喷雾过程涉及的连续相基本控制模型、气体湍流运动模型、喷雾混合过程模型及喷雾计算的各个子模型。利用先进的发动机三维模拟计算软件FIRE建立计算网格,定义壁面边界和初始条件,耦合基本流动方程和喷雾计算子模型,完成了相应的柴油机燃油喷雾过程的三维数值模拟计算,计算结果与实测结果吻合较好。 结合实验结果和计算结果进行了对比分析。结果表明:提高喷射压力、采用小孔径喷嘴、多孔喷射以及合理的喷雾撞壁设计有利于加快油气的混合过程,提高混合气生成质量,从而改善燃烧过程,降低有害物的排放量。
【关键词】：柴油机 高压喷雾 PIV测量 喷雾撞壁 数值模拟
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TK421.4
【目录】：

• 摘 要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪 论7-18
• 1.1 课题背景、目的和意义7-8
• 1.2 国内外燃油喷射雾化过程研究概况8-10
• 1.3 喷雾撞壁的研究概况10-13
• 1.4 燃油喷雾的研究方法13-16
• 1.5 本文的主要工作内容16-18
• 2 柴油机燃油高压喷雾PIV试验装置及测量方法18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 PIV测量技术介绍及基本原理18-20
• 2.3 燃油高压喷雾PIV测量试验装置20-23
• 2.4 PIV喷雾试验测量方法23-25
• 3 燃油雾化过程的三维数值计算模型及方法25-38
• 3.1 引言25-26
• 3.2 控制方程的数学模型26-37
• 3.3 应用Fire软件进行燃油喷雾过程数值模拟计算的流程37-38
• 4 柴油机燃油高压喷雾试验与计算结果分析38-65
• 4.1 燃油喷雾试验方案38-47
• 4.2 喷雾试验结果分析47-53
• 4.3 喷雾撞壁雾化过程试验结果分析53-56
• 4.4 模拟计算结果及分析56-65
• 5 全文工作总结与今后研究展望65-69
• 5.1 全文工作总结65-67
• 5.2 今后工作展望67-69
• 致 谢69-70
• 参考文献70-76
• 附录1 攻读学位期间发表论文目录76

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 叶丽华;生物柴油喷雾特性与NOx排放控制的研究[D];江苏大学;2011年

2 杜宝国;基于近距撞壁的柴油机准伞状喷雾系统研究[D];大连理工大学;2008年

3 王德全;固体火箭冲压发动机补燃室粒子沉积与绝热层烧蚀过程研究[D];国防科学技术大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张乐超;柴油机燃油喷雾过程的模拟计算及实验研究[D];浙江大学;2011年

2 王凤;16V240ZJE柴油机缸内燃烧过程数值模拟[D];大连交通大学;2010年

3 张晶;喷油系统参数对高强化柴油机燃烧过程影响的多维仿真研究[D];北京交通大学;2011年

4 胡艳;乙醇缸内喷雾特性数值模拟[D];武汉理工大学;2011年

5 祝爱娟;旋切式喷嘴的雾化机理及其工业应用研究[D];武汉科技大学;2011年

6 陈雷;碰撞喷雾空间分布特性的研究[D];大连理工大学;2006年

7 许存娥;鱼雷离心式喷嘴喷雾特性研究[D];西北工业大学;2007年

8 刘建英;高强化柴油机燃烧系统参数优化匹配的多维仿真研究[D];北京交通大学;2007年

9 徐刚;CFD在旋流喷嘴设计中的应用研究[D];上海交通大学;2008年

10 谷黎;柴油机燃油喷雾的大涡数值模拟研究[D];南昌大学;2008年

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本文编号：356228