液態(tài)LPG在閃急沸騰下的噴霧試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究.pdf

1、液化石油氣(LPG)與傳統(tǒng)的石油燃料相比，具有成本低和低排放的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是汽車重要的替代燃料之一。但目前普遍使用的LPG發(fā)動(dòng)機(jī)大都采用氣念燃料供給系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)梢比，存在動(dòng)力性不足的缺點(diǎn)，而采用缸內(nèi)直噴(DI)液態(tài)LPG噴射可有效地解決這個(gè)問題。燃油噴霧過程一直被認(rèn)為是影響發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能的主要因素，因此為了能精確控制燃油噴射、優(yōu)化燃燒系統(tǒng)、改善排放性能和提高燃料利用率，非常有必要深入研究LPG的噴霧特性。為此，本文以紋

2、影實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬為主要的研究手段研究了液態(tài)LPG的噴霧特性。
　　 通過廣泛閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，本文詳細(xì)闡述了閃急沸騰噴霧的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀，深入的分析了閃急沸騰噴霧蒸發(fā)與霧化混合機(jī)理。由于液態(tài)LPG的物化性質(zhì)使其在噴出后會(huì)發(fā)生閃急沸騰現(xiàn)象，對燃料的霧化、蒸發(fā)有重要影響，但是現(xiàn)有的CFD軟件中沒有專門描述閃急沸騰現(xiàn)象的多相流模型，因此需要對軟件中的蒸發(fā)和碰撞模型進(jìn)行修改和添加。
　　 本文制作了液態(tài)LPG噴霧可視化的測試裝

3、置，設(shè)計(jì)了根據(jù)一定的噴射順序觸發(fā)噴嘴和CCD相機(jī)獲得在某一瞬間的噴霧圖像的電控單元。使用高速CCD相機(jī)和光學(xué)紋影法分別拍攝了不同噴油壓力下、直噴發(fā)動(dòng)機(jī)用的相同噴孔徑的旋流噴嘴和非旋流噴嘴的液態(tài)LPG自由噴霧過程。研究表明：隨著噴油壓力的逐漸升高，LPG噴霧貫穿距離逐漸增大，噴霧錐角逐漸變小。在相同噴射壓力下，由于閃急沸騰的影響，LPG的噴霧貫穿距離小于汽油的貫穿距離，而噴霧錐角則相反。在相同的噴射壓力下，旋流噴嘴的噴霧貫穿距離小于非旋流

4、噴嘴貫穿距離，噴霧錐角則相反，旋流噴嘴加速了噴霧的蒸發(fā)，燃油霧化效果更好，更有利于混合氣形成。
　　 本文的另外一部分工作利用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)通用軟件FIRE對液態(tài)LPG噴霧過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究，通過去液態(tài)LPG噴霧過程的數(shù)值模擬和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可行性。結(jié)果表明：閃急沸騰現(xiàn)象加速了燃油的霧化蒸發(fā)；隨著液態(tài)LPG噴射壓力的逐漸增加，噴霧的貫穿距離增大，索特平均直徑逐漸減??；隨著環(huán)境壓力的升高，貫穿距離減小