基于PLIEF技術(shù)兩次噴射柴油噴霧結(jié)構(gòu)和特性的定量研究.pdf

1、低溫燃燒概念是實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)高效、低污染燃燒的新途徑，對(duì)于柴油機(jī)而言，噴霧噴射、霧化、蒸發(fā)、卷吸過程是影響整個(gè)燃燒過程的重要環(huán)節(jié)。本文設(shè)計(jì)開發(fā)了復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光測(cè)試系統(tǒng)，在定容燃燒彈內(nèi)可模擬1100K環(huán)境溫度和60kg/m3環(huán)境密度的噴霧環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣、液相柴油噴霧濃度場(chǎng)和氣相溫度場(chǎng)的定量研究。本文使用復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)在定容燃燒彈內(nèi)定量研究了單次和兩次噴射時(shí)噴霧發(fā)展過程，并在此基礎(chǔ)上研究環(huán)境密度對(duì)噴霧結(jié)構(gòu)和特性的影響。
　　根據(jù)

2、噴霧結(jié)構(gòu)參數(shù)特性，以及燃油噴射率、液滴蒸發(fā)率和環(huán)境氣體卷吸率之間的關(guān)系，可以把噴霧的發(fā)展過程分成三個(gè)階段。噴霧發(fā)展初期，噴霧氣液相同時(shí)產(chǎn)生并一起向前貫穿，此時(shí)液滴蒸發(fā)較慢，氣相當(dāng)量比小于2；噴霧發(fā)展中期，液滴蒸發(fā)速率逐漸增加，液相貫穿達(dá)到最大貫穿距離時(shí)，蒸發(fā)速率與燃油噴射速率達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，而液滴蒸發(fā)在氣相噴霧內(nèi)部形成大量當(dāng)量比大于2的過濃混合氣，環(huán)境氣體還來不及稀釋；噴霧充分發(fā)展期，液相穩(wěn)定在最大貫穿距離處，氣相繼續(xù)貫穿，環(huán)境氣體對(duì)噴霧

3、氣相的稀釋作用顯著，當(dāng)量比大于2的過濃混合氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸下降。噴霧發(fā)展過程中，氣液相噴霧濃度場(chǎng)和氣相溫度場(chǎng)表現(xiàn)出明顯的分層現(xiàn)象。噴霧濃度由噴霧外圍到內(nèi)層從0逐漸增大到最大值，氣相噴霧溫度由噴霧外圍到內(nèi)層從環(huán)境氣體平均溫度逐漸下降到最低值。
　　將噴霧分兩次噴射時(shí)，每次噴射的燃油量較少，蒸發(fā)形成的氣相也少，兩次噴射之間的停噴階段為油氣充分混合提供充足時(shí)間。因而采用兩次噴射可有效降低當(dāng)量比大于2的過濃混合氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高當(dāng)量比小于1

4、的稀混合氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，這樣有利于減少燃燒過程中soot的生成量。
　　環(huán)境密度對(duì)噴霧的破碎、霧化和氣液相貫穿有很大影響。提高環(huán)境密度可以促進(jìn)噴霧沿徑向的發(fā)展，噴霧頭部體積變大；可減小氣液相貫穿距離，減少或避免燃油濕壁；可加快噴霧發(fā)展，改善充分發(fā)展階段氣相噴霧頭部均勻性；可提高液滴蒸發(fā)速率，使過濃混合氣燃油質(zhì)量分?jǐn)?shù)峰值出現(xiàn)的時(shí)刻提前，為后期噴霧混合提供充足時(shí)間。但環(huán)境密度過高，噴霧貫穿距離太短，嚴(yán)重限制油氣混合及環(huán)境氣體的充分利用。