本文關鍵詞：柴油機錐形孔噴嘴內空穴流動及其對噴霧影響的試驗研究

  更多相關文章： 錐形孔噴嘴 空穴流動 噴霧 水力柱塞流 燃油溫度 線空化

【摘要】：面對日益嚴峻的能源和環(huán)境問題,柴油機各種新概念燃燒、低溫燃燒技術的提出,對燃油噴射系統(tǒng)的性能提出了越來越高的要求,特別是對燃油噴射過程的高精度控制是核心。噴嘴作為聯(lián)結上游燃油噴射和下游噴霧的關鍵,對其內部微觀流動特性的準確掌握和預測是前提。近年,錐形孔多孔噴嘴結構被研究者和企業(yè)界所關注,但對其內部流動特性的研究還遠遠不夠。本文針對該種錐形孔噴嘴,圍繞噴嘴內空化現(xiàn)象的產(chǎn)生機理、影響因素及線空化這種特殊的空化形態(tài)的流動特性及其對噴霧特性的影響開展了大量可視化試驗研究。主要內容和創(chuàng)新性研究成果如下:(1)設計搭建了帶有燃油加熱系統(tǒng)的比例放大噴嘴內流及噴霧可視化試驗臺,創(chuàng)新采用3D打印與機械精加工相結合的方法加工透明噴嘴,尺寸精度達到了0.02mm,有效保證了比例放大噴嘴在內部流道上與原型噴嘴的相似性。(2)對比研究了普通圓柱、正錐形漸縮、倒錐形漸擴三種形狀噴孔內部的空穴流動情況。試驗發(fā)現(xiàn),漸擴噴孔最易發(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作用機制中,空化的作用最為明顯�？栈撀洳⒃趪娍壮隹诟浇鼭玑尫拍芰�,將會對噴霧錐角產(chǎn)生重大影響。(3)給出了水力柱塞流現(xiàn)象的流體力學解釋,邊界層分離后回流區(qū)的再附著點達到了噴孔出口,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)轉變的瞬間,流動本身的連續(xù)性使得體積流量保持不變,而為了保證這種流動連續(xù)性,在流通面積減小的情況下,噴射壓力會出現(xiàn)躍升。(4)首次系統(tǒng)全面地測量了10~90℃溫度范圍內柴油的主要物性參數(shù)。對比研究了15℃、45℃和75℃三種溫度下孔內的空穴流動情況。結果表明,燃油溫度越高,空化初生對應的噴射壓力越小;空穴流動階段,同樣的噴射壓力下,燃油的溫度越高,孔內的空化分布區(qū)域越大。溫度較高的燃油會導致孔內空化程度增加較快,從而引起質量流量以及流量系數(shù)減小地更快;水力柱塞流階段,孔內空化消失,被空氣占據(jù)的孔內流通面積相同,溫度對孔內流動的影響作用消除。(5)首次采用雙孔漸縮噴嘴較為細致地研究了多孔噴嘴內部的線空化。研究發(fā)現(xiàn),線空化不是一旦產(chǎn)生就持續(xù)存在的,而是以一種時隱時現(xiàn)的方式存在和發(fā)展的,它的出現(xiàn)與噴嘴內的漩渦流動結構有關。得出了線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入,向噴孔入口及壓力室發(fā)展。線空化的出現(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空化的產(chǎn)生和發(fā)展,而較高的針閥升程則會阻礙它的出現(xiàn)。在同一針閥升程下,較高的噴射壓力會增大線空化的出現(xiàn)頻率和存在時間。(6)線空化對噴嘴內部流動和噴霧都具有較大影響。在多孔噴嘴中,孔與孔之間的線空化會發(fā)生相互作用,形成孔與孔之間線空化;線空化對幾何誘導空化具有一定的引發(fā)和促進作用;線空化的出現(xiàn)能夠使噴霧錐角增大。
【關鍵詞】：錐形孔噴嘴 空穴流動 噴霧 水力柱塞流 燃油溫度 線空化
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 柴油機噴油器噴嘴結構12-14
• 1.2.1 典型的孔式噴嘴結構12-13
• 1.2.2 噴孔結構13-14
• 1.3 柴油機噴嘴內部空化現(xiàn)象及流動14-17
• 1.3.1 柴油機噴嘴內部流動形態(tài)14-15
• 1.3.2 柴油機噴嘴內空化的分類及其特征15-17
• 1.4 影響噴嘴內部空化現(xiàn)象的主要因素17-20
• 1.4.1 噴嘴幾何結構的影響17-19
• 1.4.2 燃油物性的影響19
• 1.4.3 流體動力因素的影響19-20
• 1.5 噴嘴內部空穴流動的試驗研究進展20-26
• 1.5.1 實際尺寸噴嘴內部空穴流動的試驗研究20-23
• 1.5.2 比例放大噴嘴內部空穴流動的試驗研究23-26
• 1.6 本文主要研究內容26-27
• 第二章 噴嘴內流及噴霧可視化試驗臺的工作原理及組成27-37
• 2.1 可視化試驗臺工作原理27-28
• 2.2 可視化試驗臺的組成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36-37
• 第三章 噴孔錐度對噴嘴內流及噴霧影響的試驗研究37-48
• 3.1 噴嘴內部空穴流動的主要參數(shù)37-39
• 3.2 試驗方案與相關參數(shù)39-40
• 3.3 試驗結果與分析40-46
• 3.3.1 可視化試驗結果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46-48
• 第四章 燃油溫度對噴嘴內部空穴流動影響的試驗研究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 燃油溫度對噴嘴內部的空穴流動的影響53-57
• 4.2.1 試驗方案及相關參數(shù)53
• 4.2.2 可視化試驗結果53-55
• 4.2.3 流量特性55-57
• 4.3 本章小結57-58
• 第五章 錐形孔噴嘴內線空化特性及其對噴霧的影響58-68
• 5.1 試驗方案與研究方法58-59
• 5.2 線空化的起源59-61
• 5.3 影響線空化產(chǎn)生的因素61-63
• 5.3.1 針閥升程對線空化的影響61-63
• 5.3.2 噴射壓力對線空化的影響63
• 5.4 線空化對噴嘴內部流動和隨后噴霧的影響63-67
• 5.4.1 線空化對噴嘴內部流動的影響63-65
• 5.4.2 線空化對噴霧的影響65-67
• 5.5 本章小結67-68
• 第六章 全文總結與展望68-71
• 6.1 全文總結68-69
• 6.2 工作展望69-71
• 參考文獻71-74
• 致謝74-75
• 在校期間發(fā)表的學術論文及其它科研成果75

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