油醇混合燃料噴霧特性研究及噴嘴優(yōu)化.pdf

1、隨著經濟發(fā)展和社會進步，能源短缺和環(huán)境污染已經成為世界范圍內日益突出的兩大主要問題。內燃機作為汽車的主要動力源，在大量消耗石油資源的同時又對環(huán)境產生排放污染，因此選擇替代燃料以及提升內燃機的排放性能是人們關注的重點。中國是農業(yè)大國，煤炭等礦物資源儲備豐富，這為醇醚等代用燃料的應用提供了前提。在代用燃料中，甲醇和乙醇代用燃料近年來受到了廣泛關注，醇類燃料與汽油相比，具有更高的辛烷值、更寬泛的著火范圍、更高的火焰?zhèn)鞑ニ俣纫约案叩钠瘽摕嶂?/p>

2、，這些特點保證了發(fā)動機更高的工作效率和更清潔的排放性能。對于醇類燃料的研究，主要集中在發(fā)動機冷啟動、油耗、燃料腐蝕性等問題，關于燃料物化屬性對噴霧及燃燒的影響研究較少。
　　本文通過實驗和數值模擬的結合，主要對甲醇汽油和乙醇汽油的密度、粘度和表面張力進行了測量和計算，并以多孔低壓直噴噴嘴為研究載體開展了醇類燃料的瞬態(tài)光源（白光）噴霧特性測試等實驗，尋找外界控制因素、燃油物性與燃料噴霧特性之間的關系，并聯合三維CFD（計算流體動力學

3、）軟件AVL FIRE完成噴嘴內部流場和外部噴霧特性的仿真計算，最后通過修改低壓直噴噴嘴內部尺寸參數進行噴嘴的CFD優(yōu)化設計。
　　通過研究發(fā)現，甲醇汽油和乙醇汽油的密度、粘度和表面張力隨著溫度的升高而降低，隨著油醇混合物中醇類比例的增大，密度、粘度均升高，而表面張力無明顯變化規(guī)律。密度和粘度的升高導致非閃沸噴霧貫穿距在整體趨勢上的下降，而較大的飽和蒸汽壓導致閃沸噴霧的貫穿距增大，表面張力與噴霧角的變化趨勢基本上是相反的。根據仿真

4、計算結果，汽油、甲醇和乙醇的噴霧在噴口下方20mm平面的SMD（索特平均直徑）較小，在0-85％醇類比例范圍，SMD逐漸增大，而85-100%醇類比例范圍 SMD大幅度減小。從不同結構參數的噴嘴仿真計算得知，對于與本文所使用的低壓直噴噴嘴結構類似的噴嘴，減小噴孔錐角（減小角α）或者增大噴孔進口處液腔厚度（增大角γ）有利于提高噴霧的霧化效果。通過對外界控制因素、物性以及噴嘴結構參數三方面的匹配，可以得到較好的油醇混合燃料噴霧特性。在今后的