不同条件对壁面润湿性及液滴撞壁过程的影响研究

发布时间：2021-05-19 20:34

　　近些年各国政府越加重视节能减排及低碳经济,内燃机作为大气与环境污染以及能源消耗的主要源头,在新能源汽车领域带来的巨大压力下,进一步加快实现内燃机高效清洁燃烧技术是未来传统燃油车所面临的最严峻的挑战。而HCCI、PCCI与低温燃烧等新型燃烧模式一直是世界范围内内燃机燃烧领域的研究重点,不可忽视的是其喷雾湿壁现象所带来的恶化燃烧与排放的问题。因此本研究依托国家自然科学基金项目（5167060406）,结合当前内燃机及材料学领域的最新研究进展,以固体材料表面润湿性为切入点,针对湿壁燃油液滴与燃烧室壁面间的发展过程及其可控性开展研究工作。本文针对发动机喷雾湿壁现象及湿壁过程的控制,采用激光刻蚀法与化学刻蚀法-低表面能修饰法等相关制备手段获得了具有不同极端润湿性的金属表面,并在不同壁面初始温度条件下对燃料单液滴撞壁后的物理发展过程进行了可视化实验研究,并分析壁面初始温度、壁面微观结构、壁面润湿性以及不同金属对液滴与壁面的铺展系数和反弹系数等参数变化规律。同时基于实验数据建立了单液滴撞壁过程的仿真模型,利用数值模拟手段进一步对接近喷油时刻高温常压的缸内环境中的高速柴油液滴撞壁过程进行研究,深入探究... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 “喷雾湿壁”问题国内外研究现状
        1.2.1 单液滴撞击加热表面的相关研究
        1.2.2 液滴撞壁试验研究
        1.2.3 液滴撞壁数值模拟
    1.3 金属表面润湿性国内外研究现状
        1.3.1 壁面润湿性的相关理论研究
        1.3.2 不同润湿性的金属制备方法的研究
    1.4 本文主要工作内容
第2章 亲油/疏油金属表面的制备及光学可视化平台搭建
    2.1 亲油/疏油金属表面的制备
        2.1.1 极端润湿性金属表面制备方案
        2.1.2 制备结果与分析
    2.2 光学可视化平台的搭建
    2.3 本章小结
第3章 不同制备手段对金属壁面润湿性的影响研究
    3.1 不同金属与不同燃料润湿性实验结果对比
    3.2 物理刻蚀金属表面的壁面润湿性研究
    3.3 化学刻蚀-低表面能修饰金属表面的壁面润湿性研究
    3.4 本章小结
第4章 液滴撞击加热金属壁面过程的实验研究
    4.1 不同壁面初始温度下液滴撞击亲疏油金属壁面运动过程研究
        4.1.1 柴油液滴撞击323K金属壁面
        4.1.2 柴油液滴撞击473K金属壁面
        4.1.3 柴油液滴撞击673K金属壁面
        4.1.4 柴油液滴撞击不同温度的亲疏油金属壁面运动过程对比
    4.2 本章小结
第5章 液滴撞击加热金属壁面过程的仿真研究
    5.1 数值模拟方法的理论基础
        5.1.1 控制方程的建立
        5.1.2 相界面追踪方法
    5.2 数值模拟中的参数设定
    5.3 数值模拟中的模型验证
    5.4 液滴撞壁过程数值模拟结果分析
        5.4.1 柴油液滴撞击疏油金属壁面模拟结果分析
        5.4.2 柴油液滴撞击亲油金属壁面模拟结果分析
        5.4.3 柴油液滴撞击不同润湿性金属表面模拟结果对比分析
    5.5 本章小结
第6章 全文总结及未来工作展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]液滴撞击高温壁面的运动特性[J]. 张瑜,宁智,吕明,孙春华.  燃烧科学与技术. 2017(05)
[2]燃油喷雾碰壁的试验研究进展[J]. 刘建新,韩亮,杜慧勇,王站成,张国英,徐斌.  农机化研究. 2011(08)

硕士论文
[1]Q235钢基和铝基超疏水防腐蚀表面制备及其性能研究[D]. 张方铭.烟台大学 2017
[2]铝基超双疏材料的制备与性能[D]. 陈佳琪.华南理工大学 2016
[3]共轨条件下燃油喷雾碰壁特性研究[D]. 韩亮.河南科技大学 2011



本文编号：3196402