基于比例相似性的柴油機噴嘴內(nèi)空化和水力柱塞流現(xiàn)象的試驗研究.pdf

1、針對全球性的能源和環(huán)境問題，當前發(fā)動機各種新概念燃燒方式的提出以及各種替代燃料的出現(xiàn)等都對燃油噴射系統(tǒng)的性能提出了更高要求。高噴油壓力和小噴孔直徑的技術(shù)發(fā)展趨勢使得開展噴嘴內(nèi)部空穴兩相流動特性及其對噴霧混合過程影響的研究也越發(fā)重要?；诖耍疚拈_展了原型透明噴嘴與比例放大5倍透明噴嘴內(nèi)部空穴流動的可視化試驗，及微尺度透明噴嘴內(nèi)速度場的PIV測試，基于比例相似性對生物柴油及柴油不同燃油在不同結(jié)構(gòu)噴嘴內(nèi)的空穴流動特性、特殊的水力柱塞流流動特

2、性及其對噴霧特性的影響開展了系統(tǒng)地研究。
　　全文主要內(nèi)容及創(chuàng)新性研究成果如下:
　　(1)采用聚碳酸酯材料開展高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)原型透明噴嘴內(nèi)流試驗，首次獲得燃油噴射壓力高至50MPa時隨針閥運動噴孔內(nèi)瞬態(tài)空穴流動的分布圖像，并將其與比例放大5倍透明噴嘴內(nèi)的空化流動進行對比，揭示了空穴流動的比例相似性。
　　(2)提出了噴孔內(nèi)空穴臨界初生的判斷方法，首次采用PIV技術(shù)實現(xiàn)了微小尺度透明噴嘴內(nèi)高速度流場的測試，驗證了

3、空穴臨界初生對孔內(nèi)流動及速度場分布的重要影響，推動了噴嘴內(nèi)部流動研究從定性研究向定量研究的過渡。
　　(3)首次研究了柴油和生物柴油在不同長徑比結(jié)構(gòu)噴嘴中的空穴流動形態(tài)及其對噴霧特性的影響，研究結(jié)論為柴油發(fā)動機燃用生物柴油提供了理論基礎(chǔ)。
　　(4)在比例放大5倍透明噴嘴內(nèi)流及噴霧的可視化試驗臺上，首次對多孔噴嘴內(nèi)可能出現(xiàn)的水力柱塞流現(xiàn)象開展了系統(tǒng)地研究，給出了水力柱塞流出現(xiàn)和消失的判斷依據(jù)，提出了水力柱塞流出現(xiàn)過程中的能量

4、損失問題，并基于空泡動力學理論知識對其展開全面分析。研究得出了影響水力柱塞流出現(xiàn)與否的影響因素及一旦出現(xiàn)后對孔內(nèi)流動和噴霧的影響特性。從而，本研究為真實燃油噴射系統(tǒng)有效規(guī)避水力柱塞流的出現(xiàn)提供了理論參考。
　　(5)首次系統(tǒng)開展了噴射壓力降序調(diào)節(jié)過程中噴孔內(nèi)部的空穴流動特性及其對噴霧特性影響的試驗研究，揭示了其與噴射壓力升序調(diào)節(jié)過程中噴孔內(nèi)流動存在的差異，為合理調(diào)整發(fā)動機的燃油噴射策略提供了借鑒。
　　本文的研究成果為燃油噴