【摘要】：近年來,柴油機(jī)噴油嘴朝著微孔徑和高噴射壓力的趨勢發(fā)展,使得噴孔內(nèi)部極易發(fā)生空化現(xiàn)象,這會(huì)給噴油嘴的實(shí)際工作帶來兩種相反的作用效果。而在微尺度噴孔的流動(dòng)中壁面條件占據(jù)主導(dǎo)地位,導(dǎo)致微尺度噴孔內(nèi)部的流動(dòng)特性不同于宏觀尺度。因此,本次研究采用CFD數(shù)值模擬的方法來探究壁面條件對微噴孔內(nèi)空化流動(dòng)特性的影響,依次分析噴射壓力、相對粗糙度、壁面潤濕性(接觸角)對噴孔內(nèi)部流場、流量系數(shù)、氣相柴油體積分?jǐn)?shù)等參數(shù)的影響。通過分析數(shù)值模擬結(jié)果可以發(fā)現(xiàn):噴孔內(nèi)空化初生始于噴射壓力為10MPa,此時(shí)流量系數(shù)達(dá)到最大值0.768。隨著噴射壓力的升高,空化層先是沿壁面發(fā)展,然后沿徑向加厚。相應(yīng)的,流量系數(shù)隨著空化的發(fā)展先是迅速下降,到40MPa的半空化狀態(tài)后下降變緩慢,到100MPa時(shí)的全空化狀態(tài)后變化趨于穩(wěn)定。噴孔內(nèi)部壁面的相對粗糙度對空化流動(dòng)也有較大的影響,且其對靠近壁面區(qū)域流體的影響要比主流區(qū)域流體的影響更加顯著;由于壁面粗糙度的擾流作用,相對粗糙度越大,噴孔出口截面的流速越低,湍流動(dòng)能越大,但由于壁面速度的降低,抑制壓降的減少,空化程度減弱;隨著相對粗糙度的增加,噴孔的流量系數(shù)先增大再減少,期間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)峰值,該峰值對應(yīng)壁面的相對粗糙度可以顯著增大噴孔的流量系數(shù),最大增幅為11.5%,這對于加工噴孔內(nèi)壁面起到十分重要的指導(dǎo)意義。接觸角對噴孔內(nèi)部空化流動(dòng)同樣有明顯的影響,親水壁面對空化有一定的促進(jìn)作用,且效果微弱;疏水壁面對空化有很強(qiáng)的抑制作用;接觸角越大,噴孔的流量系數(shù)越大,但接觸角對噴孔流量系數(shù)的變化趨勢沒有明顯的影響;帶有潤濕性的壁面會(huì)出現(xiàn)速度滑移現(xiàn)象,且滑移速度隨著接觸角增大而增大;此外,超疏水壁面(接觸角為150°)還可以顯著提高噴孔出口速度,這將提高噴孔的流量系數(shù),更有利于油滴破碎霧化。
【圖文】：

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【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK421

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