文档介绍：天津大学
硕士学位论文
柴油机喷油器喷孔内空化效应机理的研究
姓名:孙剑
申请学位级别:硕士
专业:动力机械及工程
指导教师:杜青
20090801
摘要关键词:柴油机喷嘴内部空化效应是燃油液体射流雾化的重要原因之~。运用基于欧拉多流体法的多相流模型,通过全自动网格生成技术,对喷孔内部的流动进行了多维的D狻H娣治隽伺缱焐淞饕蛩睾图负谓峁挂蛩囟耘缈啄诓靠栈效应的影响。根据相似理论和可视化研究的要求,设计了扩大为原尺寸倍的大尺度燃油喷射系统,包括以缱煳T偷拇蟪叨扰缱欤约案髦中问郊庠蹬缱臁在此系统上进行了包括喷孔倾角、直径、长径比、入口结构、针阀升程、入口压力、环境背压在内的结构参数和射流参数对喷孔内部空化效应影响的可视化研究。在多种尖缘单孔喷嘴上完成了空化效应的实验,随着压力升高,空化现象首先出现在喷孔入口处,形成“脉缩”,脉缩会限制管内流体的运动,形成文丘里管样的形状:继续增加空化数,会导致流动向挑流模式发展。为了获得管内流体的流动特性和空化特性,测定了体积流量和流量系数。选用合适的大尺度模型有助于理解来自实际喷嘴和D獾慕峁借助于大尺度喷嘴和实际尺度喷嘴的相似,以及大尺度喷嘴上容易获得的实验数据,有助于理解实际尺度喷嘴在实际柴油机工作条件下的喷孔内部的空化效应。而对实际工况的了解又可以促进扑隳P偷姆⒄埂空化、柴油机、喷嘴、大尺度、挑流、模型.
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:飞“乃学位论文作者签名:飞俞刻签字日期:砂砷年罗月尹日独创性声明学位论文版权使用授权书特授权丕洼盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检或撰写过的研究成果,也不包含为获得叁鲞叁堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解苤盗盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。签字书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得导师签名:
第一章绪论引言本章回顾了柴油机喷嘴内空化效应研究的历史与现状,简述了实验研究与理论计算的方法和模型,阐述了本课题的意义及主要工作。从本质上说,柴油机的燃烧属于扩散燃烧,燃油的雾化特性直接决定着柴油机混合气的制备及缸内燃烧过程,并进而决定着柴油机的动力性、经济性和排放特性。因而,对于喷雾破碎雾化特性的研究一直是柴油机燃烧过程研究的核心问题。然而,柴油机雾化现象是一种非常复杂的物理过程,对其本质的认识和理论解释还远未达到令人满意的程度。研究者们提出了多种理论,例如空气干扰说、湍流扰动说、边界条件突变说、压力振荡说等。,认为对于柴油机喷雾所属的高速液体射流,目前还没有哪一种理论可以解释实验中观察到的全部现象,因而都是不完备的。但他认为空气动力干扰说最具有发展前途,只是需对其进行进一步的修正和补充。汛死砺鄢莆T龉愕目掌Ω扇盼砘砺邸U庖焕砺鄱杂谌加土出喷嘴以后由空气动力不稳定性所引发的射流破碎机理的解释已经日臻成熟与完善。然而,由于空气动力干扰说假定射流的基础流场为平行流,就使得它只能给出液体在流出喷嘴之后的破碎特征与规律的描述,而对于流体在喷嘴内部的流动状态则无法涉及,因而荒芙缱炷诓拷峁购土鞫翁耘缥砥扑樘卣鞯影响归结为一个完全建立在经验基础上的修正系数,并未能给出其明确的机理解释,从而使得增广的空气动力干扰机理解释无论是在理论层面上,还是在实用层面上都受到了极大的制约。这一结论促使研究者将喷雾破碎机理的研究重心从对于喷雾远场破碎特征的研究转移到了对喷嘴内部流体流动状态的研究上。由于流体在柴油机喷嘴内部的流动处于高度的湍流状态,因此最初研究工作集中于喷嘴内部的湍流流动特性与喷雾破碎特征的关系上。在此领域,研究者们
取得了不少研究成果。然而,进一步的研究表明,在某些射流条件下,特别是对于现代柴油机的高压喷雾,即使在充分考虑喷嘴内部湍流效应的前提下,喷雾雾化特征的理论研究结果仍不能给出与试验结果吻合的解释。例如,喷嘴出口处的流动特性和喷雾的射流特性会由于喷嘴流通管道入口处圆角的大小不同而产生非常大的差异,表明除喷嘴内部流体的湍流特性外,还存在着其他的因素对于喷嘴内部流体的运动产生显著的影响,深入的研究发现,这一对喷雾破碎具有显著影响的现象就是喷嘴内部在一定的射流参数和结构参数下所发生的空化效应。事实上,对于现代柴油机的燃油喷射系统而言,喷射压力越来越高、喷