液滴和喷雾碰壁的实验研究

发布时间：2017-08-06 20:11

  本文关键词：液滴和喷雾碰壁的实验研究

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【摘要】：对于缸内直喷内燃机,由于液滴蒸发时间有限,液体燃料易撞击在气缸壁或活塞壁上,在其表面留下沉积油膜,因此喷雾碰壁过程对混合气的形成起到重要作用。一般而言,从燃料喷射到着火所留给附壁燃料的蒸发时间极其短。在附壁燃料附近形成一个富燃料区,此区域为碳烟颗粒物排放的主要来源之一。深入理解喷雾碰壁过程对于降低内燃机排放、提高经济性至关重要。首先,本文搭建了单液滴碰壁蒸发实验台,利用高速摄影技术,对液滴碰壁及蒸发现象进行测试和分析。结果发现在低壁温条件下,随壁面温度升高,碰壁液滴的蒸发时间逐渐减少,并且随着壁面温度的升高,液滴的温升速率显著加快。在相同壁面温度、不同We数情况下,液滴蒸发时间差别很小。液滴在大粗糙度壁面上的蒸发时间略小于小粗糙度的壁面。但是液滴蒸发速率的变化趋势基本相同。通过对比水和乙醇的蒸发历程发现,乙醇液滴的蒸发速率明显大于水。在中等壁温条件下,随壁面温度升高液滴与壁面的传热加强,碰壁后初始阶段生成气泡以及气泡发展破裂的速度迅速增加,而中小气泡的形成减弱。在高壁温条件下,随壁温的升高,生成气膜的速度不断加快,气膜对液滴的向上托起作用逐渐增大,生成球形液滴稳定性逐渐加强。但是由于快速蒸发生成的气体在水平方向的推动作用,球形液滴在水平面上始终具有较强的运动趋势。其次,进行了喷雾碰撞壁面的实验研究。结果发现在保持其他条件不变的情况下,减小喷油器与壁面的碰撞距离,附壁油膜明显减少,燃油雾化程度增强；加大壁面的倾斜角度,燃油碰壁后,卷吸高度有所增加,且碰壁长度显著增加,有助于附壁油膜的蒸发；升高壁面温度,直接促进了碰壁油膜的蒸发,对减少附壁油膜量效果明显。
【关键词】：液滴 高压共轨喷雾 燃油碰壁 蒸发
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK401
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 课题的研究背景及意义11
• 1.2 液滴碰壁国内外研究现状11-15
• 1.2.1 数值模拟研究12
• 1.2.2 实验研究12-15
• 1.3 喷雾碰壁及油膜蒸发的国内外研究现状15-22
• 1.3.1 数值模拟研究15-17
• 1.3.2 实验研究17-22
• 1.4 研究现状的不足与未来研究展望22
• 1.5 本文研究内容22-23
• 2 喷雾碰壁实验台架介绍23-34
• 2.1 高压共轨喷油及轨压控制系统24-29
• 2.1.1 电控高压共轨喷射技术的优势24-25
• 2.1.2 实验用电控高压共轨喷射系统的介绍25-27
• 2.1.3 共轨压力控制系统27-29
• 2.2 控制系统的实验装置介绍29-31
• 2.2.1 控制器的选择29-30
• 2.2.2 cRIO-9068控制器及C系列模块30-31
• 2.3 喷油器的选择及喷油控制系统31-32
• 2.3.1 喷油参数控制原理31-32
• 2.3.2 直喷参数控制程序32
• 2.4 加热系统的介绍及温度、压力控制系统32-33
• 2.4.1 加热系统的装置介绍32
• 2.4.2 温度控制系统32-33
• 2.4.3 温度和轨压采集系统33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 液滴蒸发实验34-54
• 3.1 液滴发生装置和实验台的介绍34-35
• 3.2 低壁温条件35-41
• 3.2.1 温度影响35-38
• 3.2.2 We的影响38-39
• 3.2.3 壁面粗糙度影响39-40
• 3.2.4 液滴性质影响40-41
• 3.3 中等壁温条件41-46
• 3.3.1 温度影响41-44
• 3.3.2 壁面性质影响44-46
• 3.4 高壁温条件46-49
• 3.5 燃油液滴的碰壁现象实验49-52
• 3.6 本章小结52-54
• 4 喷雾碰壁实验结果与分析54-66
• 4.1 燃油撞击加热板实验54-56
• 4.2 改变壁面温度对喷雾形态的影响56-59
• 4.3 改变碰壁距离对喷雾形态的影响59-61
• 4.4 改变喷油角度对喷雾形态的影响61-65
• 4.5 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-74
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况74-75
• 致谢75-76

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本文编号：631263