發(fā)布時間：2020-05-09 21:05

【摘要】：在獲得同樣的動力和性能的情況下,為了開發(fā)出更環(huán)保的發(fā)動機,噴油嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計和其噴油規(guī)律的研究對于柴油機的性能和排放起到關(guān)鍵性的作用。本文對于某二氣門柴油機非對稱噴油嘴進行了內(nèi)部流動和外部霧化的數(shù)值模擬。本文首先在三維軟件UG中對噴油嘴建立幾何模型,然后在網(wǎng)格劃分軟件ICEM中對其進行網(wǎng)格劃分,選用歐拉-歐拉多相流模型作為噴孔內(nèi)部燃油流動數(shù)值模擬的數(shù)學(xué)模型。通過采用不同的進出口壓力來對非對稱噴油嘴進行數(shù)值模擬,得到了噴孔截面處的氣相體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量流率、湍流動能、湍流動能耗散率和速度參數(shù)的具體數(shù)值,分析了各孔的流動參數(shù)與壓力差的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn):對于單個噴孔來說,(1)在未達到超空化狀態(tài)的情況下,壓力差越大其質(zhì)量流率越大,且基本呈現(xiàn)線性關(guān)系;在達到超空化后壓力差繼續(xù)增大且其質(zhì)量流率基本不變;(2)在空化未產(chǎn)生時,其氣相體積分?jǐn)?shù)基本為0;空化產(chǎn)生時,壓力差越大其氣相體積分?jǐn)?shù)越大;(3)壓力差越大其速度越大;在出現(xiàn)空化時其流動速度的增長速率減緩,在達到超空化后其速度增長速率變大;(4)壓力差越大其湍流耗散率越大,在產(chǎn)生空化時其湍流耗散率增長速率減緩;(5)壓力差越大其速度越大;在出現(xiàn)空化時其流動速度的增長速率減緩,在達到超空化后其速度增長速率變大。對于各孔來說,由于其軸向夾角越大,其空化產(chǎn)生越容易,在產(chǎn)生空化后,其各個流動參數(shù)與壓力差的變化曲線均出現(xiàn)了較為明顯的變化。此外,本文還分析噴孔的壓力室結(jié)構(gòu)對噴孔內(nèi)部流動特性的影響,通過對比有壓力室非對稱噴油嘴和無壓力室非對稱噴油嘴發(fā)現(xiàn):在相同進出口壓力下,有壓力室噴油器各孔的流量均比無壓力室的大;在較低和中等進口壓力下無壓力室噴油器各孔比有壓力室噴油嘴更容易產(chǎn)生空化,而在較高的進口壓力下這兩種類型噴油器各孔產(chǎn)生空化難易程度基本一致;當(dāng)進口壓力不變時,隨著出口壓力的降低,在無空化產(chǎn)生時其質(zhì)量流量與壓力差成線性關(guān)系;當(dāng)空化出現(xiàn)時其質(zhì)量流量繼續(xù)增加,當(dāng)出現(xiàn)超空化現(xiàn)象時該孔的質(zhì)量流量不再變化;隨著各孔的軸向夾角的增大,其流量越小,空化越容易;對于這兩種噴油器來說,僅在有壓力室噴油嘴的孔3和孔4空化出現(xiàn)在噴孔的上端和下端,其余孔的空化都只產(chǎn)生在上端。通過由內(nèi)部流動數(shù)值模擬得到的噴孔截面處的流動參數(shù),以此作為外部霧化的初始參數(shù),建立霧場網(wǎng)格模型,采用HK-RT霧化模型,對各孔的霧化進行數(shù)值模擬,得到并分析了噴霧的三個主要的幾何特征:噴霧錐角、噴霧貫穿距和SMD(索特平均粒徑)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):對于單個噴孔來說,(1)壓力差越大其噴霧錐角越大,只是在產(chǎn)生空化時其噴霧錐角處出現(xiàn)減緩,隨著氣相體積分?jǐn)?shù)的不斷增大,其噴霧錐角增長速率變大;(2)壓力差越大其噴霧貫穿距越大,在產(chǎn)生空化后其增長速率減小;(3)壓力差越大其SMD越小,在產(chǎn)生空化后其SMD的減小的速率變大。對于各孔來說,由于其軸向夾角越大,其空化產(chǎn)生越容易,在產(chǎn)生空化后,其各個霧化參數(shù)與壓力差的變化曲線均出現(xiàn)了較為明顯的變化。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK423

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本文編號：2656733