亞克力透明噴油嘴的流固耦合分析.pdf

1、近年來，為了能清晰觀察到柴油機(jī)噴油嘴內(nèi)部燃油的流動(dòng)以及近場噴霧情況，可視化試驗(yàn)得以迅速發(fā)展。在整個(gè)試驗(yàn)裝置中，透明噴油嘴是最為關(guān)鍵的部件。亞克力材料（PMMA）由于具有透光性好、折射率與柴油等常用燃油折射率很接近、機(jī)械強(qiáng)度較高、易于加工等特點(diǎn)，因此被選用制作成透明噴油嘴。
　　針對試驗(yàn)過程中透明噴油嘴容易產(chǎn)生裂縫而導(dǎo)致無法使用這一現(xiàn)象，本文根據(jù)實(shí)際尺寸構(gòu)建了透明噴油嘴的三維計(jì)算模型，通過單向流固耦合方法對透明噴油嘴的固體變形及應(yīng)力

2、分布情況進(jìn)行模擬研究。模擬結(jié)果表明：透明噴油嘴的變形與應(yīng)力都主要集中在壓力室以及噴孔入口處，其中噴孔入口處應(yīng)力最大但并未超過亞克力材料的斷裂強(qiáng)度。實(shí)際操作過程中透明噴油嘴產(chǎn)生的裂縫往往開始于壓力室入口所在固體平面，據(jù)分析這是由于制作透明噴油嘴過程中該平面被注入的膠粘劑量較少，使得噴油器與該平面未能完全粘合，噴油過程中燃油進(jìn)入該平面，產(chǎn)生的較大應(yīng)力超過了膠粘劑的粘黏強(qiáng)度，從而造成透明噴油嘴從該處首先產(chǎn)生裂縫。接下來進(jìn)行了不同因素對噴孔內(nèi)最

3、大應(yīng)力的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：最大應(yīng)力值隨著噴射壓力的增大呈線性上升趨勢；與之相反噴孔入口處應(yīng)力值隨著噴孔直徑的增大而下降；噴孔長度對噴孔入口處的最大應(yīng)力幾乎沒有影響；噴孔入口處圓角直徑越大，該處應(yīng)力值越小；相對于直噴孔來說，斜噴孔所受到的最大應(yīng)力值較小且相差不大。
　　在拍攝近場噴霧的可視化試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)：在相同的噴射壓力下，使用透明噴油嘴噴油時(shí)，針閥關(guān)閉以后噴孔出口的滴油現(xiàn)象相對于實(shí)際噴油嘴來說更加明顯且持續(xù)時(shí)間更長，根據(jù)對比試驗(yàn)的

4、結(jié)果分析這是由透明噴油嘴變形所導(dǎo)致。同時(shí)發(fā)現(xiàn)在當(dāng)燃油噴射壓力與噴孔直徑不同時(shí)，滴油現(xiàn)象同樣存在差異。在此基礎(chǔ)上采用雙向流固耦合的方法模擬研究了透明噴油嘴變形對噴油結(jié)束后噴孔出口滴油現(xiàn)象的影響。結(jié)果表明由于透明噴油嘴膨脹與收縮，噴油結(jié)束后柴油完全斷流的時(shí)間大于實(shí)際噴油嘴，且最后噴出的柴油質(zhì)量比實(shí)際噴油嘴要大，模擬結(jié)果與試驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象相符合。隨后使用同樣的方法分析了噴射壓力、噴孔直徑以及不同壓力室體積對滴油現(xiàn)象的影響，結(jié)果表明，噴射壓力主