耦合噴嘴內(nèi)流的高壓燃油噴霧過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、燃油霧化特性是決定直噴式柴油機燃燒性能的重要因素之一。燃油霧化機理的研究將為噴油系統(tǒng)設(shè)計提供必要的理論依據(jù)。由于燃油霧化過程涉及空化流動、湍流脈動、流動失穩(wěn)以及空氣動力作用等眾多復(fù)雜因素，目前人們對燃油霧化機理的認(rèn)識還有待繼續(xù)深入。眾多研究成果已表明，燃油霧化特性受到噴嘴內(nèi)流的影響;但由于人們對噴嘴內(nèi)流及噴嘴內(nèi)流-噴嘴外霧化的耦合作用機制缺乏深入理解，上述問題仍然是當(dāng)前燃油霧化方向的研究熱點問題。對燃油噴嘴內(nèi)流以及噴嘴內(nèi)流-噴嘴外霧化的

2、耦合作用機制的研究將有助于加深對燃油霧化機理的理解，具有重要的理論意義和工程實用價值。
　　本文首先通過引入Schnerr-Sauer空化模型，建立了考慮空化流動的噴嘴內(nèi)氣液兩相流動數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上針對某一結(jié)構(gòu)噴油器開展了噴嘴內(nèi)流動過程的數(shù)值計算，通過對比實驗結(jié)果分析了噴嘴內(nèi)流數(shù)學(xué)模型的預(yù)測性能。通過建立的噴嘴內(nèi)氣液兩相流動數(shù)學(xué)模型，研究了噴油系統(tǒng)參數(shù)（噴孔直徑、噴孔長度、噴油壓力和出口背壓）對噴嘴內(nèi)部流動的影響。重點分析了噴

3、油系統(tǒng)參數(shù)對噴嘴內(nèi)空化現(xiàn)象的影響。根據(jù)噴嘴內(nèi)流的模擬結(jié)果，對噴孔出口截面處的流動參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計，為噴嘴內(nèi)流-燃油霧化耦合模型提供耦合參數(shù)。
　　在深入分析噴嘴內(nèi)流動特性的基礎(chǔ)上，通過引入空泡崩潰能模型，建立了噴嘴內(nèi)流與噴嘴外射流霧化的耦合數(shù)學(xué)模型。該模型可以考慮空泡破碎和湍流脈動對噴嘴外霧化的影響。然后，通過對比實驗結(jié)果驗證了耦合模型的準(zhǔn)確性。結(jié)果顯示，對于空化流動強烈的噴霧問題，空泡崩潰能必須考慮，否則將低估噴霧錐角值。