本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)錐形孔噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)及其對(duì)噴霧影響的試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 錐形孔噴嘴 空穴流動(dòng) 噴霧 水力柱塞流 燃油溫度 線(xiàn)空化

【摘要】：面對(duì)日益嚴(yán)峻的能源和環(huán)境問(wèn)題,柴油機(jī)各種新概念燃燒、低溫燃燒技術(shù)的提出,對(duì)燃油噴射系統(tǒng)的性能提出了越來(lái)越高的要求,特別是對(duì)燃油噴射過(guò)程的高精度控制是核心。噴嘴作為聯(lián)結(jié)上游燃油噴射和下游噴霧的關(guān)鍵,對(duì)其內(nèi)部微觀流動(dòng)特性的準(zhǔn)確掌握和預(yù)測(cè)是前提。近年,錐形孔多孔噴嘴結(jié)構(gòu)被研究者和企業(yè)界所關(guān)注,但對(duì)其內(nèi)部流動(dòng)特性的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。本文針對(duì)該種錐形孔噴嘴,圍繞噴嘴內(nèi)空化現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理、影響因素及線(xiàn)空化這種特殊的空化形態(tài)的流動(dòng)特性及其對(duì)噴霧特性的影響開(kāi)展了大量可視化試驗(yàn)研究。主要內(nèi)容和創(chuàng)新性研究成果如下:(1)設(shè)計(jì)搭建了帶有燃油加熱系統(tǒng)的比例放大噴嘴內(nèi)流及噴霧可視化試驗(yàn)臺(tái),創(chuàng)新采用3D打印與機(jī)械精加工相結(jié)合的方法加工透明噴嘴,尺寸精度達(dá)到了0.02mm,有效保證了比例放大噴嘴在內(nèi)部流道上與原型噴嘴的相似性。(2)對(duì)比研究了普通圓柱、正錐形漸縮、倒錐形漸擴(kuò)三種形狀噴孔內(nèi)部的空穴流動(dòng)情況。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),漸擴(kuò)噴孔最易發(fā)生空化現(xiàn)象,圓柱噴孔次之,漸縮噴孔最難。在噴嘴初次霧化的幾個(gè)作用機(jī)制中,空化的作用最為明顯�？栈撀洳⒃趪娍壮隹诟浇鼭玑尫拍芰�,將會(huì)對(duì)噴霧錐角產(chǎn)生重大影響。(3)給出了水力柱塞流現(xiàn)象的流體力學(xué)解釋,邊界層分離后回流區(qū)的再附著點(diǎn)達(dá)到了噴孔出口,孔外壓力較大的空氣壓入回流區(qū),空化瞬間消失,從而形成水力柱塞流。在流態(tài)轉(zhuǎn)變的瞬間,流動(dòng)本身的連續(xù)性使得體積流量保持不變,而為了保證這種流動(dòng)連續(xù)性,在流通面積減小的情況下,噴射壓力會(huì)出現(xiàn)躍升。(4)首次系統(tǒng)全面地測(cè)量了10~90℃溫度范圍內(nèi)柴油的主要物性參數(shù)。對(duì)比研究了15℃、45℃和75℃三種溫度下孔內(nèi)的空穴流動(dòng)情況。結(jié)果表明,燃油溫度越高,空化初生對(duì)應(yīng)的噴射壓力越小;空穴流動(dòng)階段,同樣的噴射壓力下,燃油的溫度越高,孔內(nèi)的空化分布區(qū)域越大。溫度較高的燃油會(huì)導(dǎo)致孔內(nèi)空化程度增加較快,從而引起質(zhì)量流量以及流量系數(shù)減小地更快;水力柱塞流階段,孔內(nèi)空化消失,被空氣占據(jù)的孔內(nèi)流通面積相同,溫度對(duì)孔內(nèi)流動(dòng)的影響作用消除。(5)首次采用雙孔漸縮噴嘴較為細(xì)致地研究了多孔噴嘴內(nèi)部的線(xiàn)空化。研究發(fā)現(xiàn),線(xiàn)空化不是一旦產(chǎn)生就持續(xù)存在的,而是以一種時(shí)隱時(shí)現(xiàn)的方式存在和發(fā)展的,它的出現(xiàn)與噴嘴內(nèi)的漩渦流動(dòng)結(jié)構(gòu)有關(guān)。得出了線(xiàn)空化的兩種起源方式,一種是在噴孔入口附近產(chǎn)生,向噴孔出口發(fā)展;一種是外界空氣從噴孔出口進(jìn)入,向噴孔入口及壓力室發(fā)展。線(xiàn)空化的出現(xiàn)主要受到針閥升程和噴射壓力的影響,較低的針閥升程有利于線(xiàn)空化的產(chǎn)生和發(fā)展,而較高的針閥升程則會(huì)阻礙它的出現(xiàn)。在同一針閥升程下,較高的噴射壓力會(huì)增大線(xiàn)空化的出現(xiàn)頻率和存在時(shí)間。(6)線(xiàn)空化對(duì)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)和噴霧都具有較大影響。在多孔噴嘴中,孔與孔之間的線(xiàn)空化會(huì)發(fā)生相互作用,形成孔與孔之間線(xiàn)空化;線(xiàn)空化對(duì)幾何誘導(dǎo)空化具有一定的引發(fā)和促進(jìn)作用;線(xiàn)空化的出現(xiàn)能夠使噴霧錐角增大。
【關(guān)鍵詞】：錐形孔噴嘴 空穴流動(dòng) 噴霧 水力柱塞流 燃油溫度 線(xiàn)空化
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK427
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 柴油機(jī)噴油器噴嘴結(jié)構(gòu)12-14
• 1.2.1 典型的孔式噴嘴結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.2 噴孔結(jié)構(gòu)13-14
• 1.3 柴油機(jī)噴嘴內(nèi)部空化現(xiàn)象及流動(dòng)14-17
• 1.3.1 柴油機(jī)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)形態(tài)14-15
• 1.3.2 柴油機(jī)噴嘴內(nèi)空化的分類(lèi)及其特征15-17
• 1.4 影響噴嘴內(nèi)部空化現(xiàn)象的主要因素17-20
• 1.4.1 噴嘴幾何結(jié)構(gòu)的影響17-19
• 1.4.2 燃油物性的影響19
• 1.4.3 流體動(dòng)力因素的影響19-20
• 1.5 噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)的試驗(yàn)研究進(jìn)展20-26
• 1.5.1 實(shí)際尺寸噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)的試驗(yàn)研究20-23
• 1.5.2 比例放大噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)的試驗(yàn)研究23-26
• 1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容26-27
• 第二章 噴嘴內(nèi)流及噴霧可視化試驗(yàn)臺(tái)的工作原理及組成27-37
• 2.1 可視化試驗(yàn)臺(tái)工作原理27-28
• 2.2 可視化試驗(yàn)臺(tái)的組成28-36
• 2.2.1 燃油供給與噴射系統(tǒng)28-31
• 2.2.2 燃油接收與霧化抽離系統(tǒng)31-32
• 2.2.3 燃油加熱與溫度測(cè)量系統(tǒng)32-33
• 2.2.4 數(shù)據(jù)與圖像采集系統(tǒng)33-36
• 2.3 本章小結(jié)36-37
• 第三章 噴孔錐度對(duì)噴嘴內(nèi)流及噴霧影響的試驗(yàn)研究37-48
• 3.1 噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)的主要參數(shù)37-39
• 3.2 試驗(yàn)方案與相關(guān)參數(shù)39-40
• 3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析40-46
• 3.3.1 可視化試驗(yàn)結(jié)果40-43
• 3.3.2 流量特性43-45
• 3.3.3 噴嘴中的水力柱塞流現(xiàn)象分析45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第四章 燃油溫度對(duì)噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究48-58
• 4.1 不同溫度下的柴油物性參數(shù)48-53
• 4.1.1 飽和蒸汽壓48-50
• 4.1.2 粘度50-51
• 4.1.3 表面張力51-53
• 4.2 燃油溫度對(duì)噴嘴內(nèi)部的空穴流動(dòng)的影響53-57
• 4.2.1 試驗(yàn)方案及相關(guān)參數(shù)53
• 4.2.2 可視化試驗(yàn)結(jié)果53-55
• 4.2.3 流量特性55-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第五章 錐形孔噴嘴內(nèi)線(xiàn)空化特性及其對(duì)噴霧的影響58-68
• 5.1 試驗(yàn)方案與研究方法58-59
• 5.2 線(xiàn)空化的起源59-61
• 5.3 影響線(xiàn)空化產(chǎn)生的因素61-63
• 5.3.1 針閥升程對(duì)線(xiàn)空化的影響61-63
• 5.3.2 噴射壓力對(duì)線(xiàn)空化的影響63
• 5.4 線(xiàn)空化對(duì)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)和隨后噴霧的影響63-67
• 5.4.1 線(xiàn)空化對(duì)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)的影響63-65
• 5.4.2 線(xiàn)空化對(duì)噴霧的影響65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第六章 全文總結(jié)與展望68-71
• 6.1 全文總結(jié)68-69
• 6.2 工作展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74-75
• 在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它科研成果75

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