本文關(guān)鍵詞：直流噴嘴的加工表面形貌及其對液流噴射影響的研究

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【摘要】：燃油噴嘴的加工表面形貌是影響其噴射質(zhì)量的重要因素之一,很大程度上決定了發(fā)動機的燃燒性能與排放性能。為了精準地控制燃燒組織精度,通常要求噴嘴直徑一般在幾百個微米。因此其加工表面形貌單元的相對尺度很大,若用液力擠壓等常規(guī)方法去除可能會造成噴嘴的尺寸誤差,乃至損傷噴嘴。為了解決這一難題,本論文則對燃油在燃燒前的噴射和對撞霧化兩個階段中,噴嘴的表面形貌,即內(nèi)壁形貌和進出口毛刺對噴嘴性能的影響進行了定量分析,主要從單個射流的分裂長度、質(zhì)量流量、噴霧錐角和兩股射流對撞后液霧的細化程度等方面來探討,來提前淘汰廢品,提高發(fā)動機性能。首先對噴嘴的加工表面形貌進行分析,利用掃描電子顯微鏡(SEM)獲悉了鉆削噴嘴最顯著的形貌特征為內(nèi)壁的刀痕和出口毛刺,電火花噴嘴為內(nèi)壁的復合凹坑。由于傳統(tǒng)的二維表面粗糙度參數(shù)Ra有一定局限性,故還要借助其他評定參數(shù)來描述,結(jié)合頻譜分析對表面形貌做進一步的解讀,利用快速傅里葉變換FFT實現(xiàn)二維點陣的時頻轉(zhuǎn)換,得到幅值圖和功率譜密度圖,并建立了噴嘴的三維模型。其次,運用FLUENT軟件完成了噴嘴加工表面形貌對噴嘴內(nèi)部流動影響的仿真模擬,這是探究出口射流的前提。噴嘴入口壓力決定了內(nèi)部的流型,并結(jié)合數(shù)值計算和仿真模擬得出內(nèi)部流型變化的轉(zhuǎn)捩點。具體探討了噴嘴加工表面的不同形貌分別對每種流型在流線分布、速度分布和靜壓力分布上的影響。同時也分析了對于不同長徑比的噴嘴的表面形貌與噴嘴出口速度和質(zhì)量流量的關(guān)系。最后,對噴嘴加工表面形貌對射流影響進行仿真模擬,并搭建射流實驗臺驗證仿真的部分結(jié)果。仿真部分探討了單孔射流中入口壓力與粗糙度同噴霧錐角、分裂長度、出口平均速度、質(zhì)量流量和流體沿程損失的關(guān)系,鉆削出口毛刺對射流的影響規(guī)律,以及互擊式噴嘴的內(nèi)壁形貌與索特平均直徑的聯(lián)系。最后完成驗證試驗,通過對比實驗與仿真結(jié)果,總結(jié)了造成其間差異的原因。
【關(guān)鍵詞】：加工表面形貌 直流噴嘴 射流 仿真
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK406
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題來源9
• 1.2 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2.1 課題研究的背景9-10
• 1.2.2 課題研究的意義10
• 1.3 噴嘴加工表面形貌及其對流動影響的研究狀況10-17
• 1.3.1 鉆削和電火花加工表面形貌的研究10-13
• 1.3.2 小孔加工表面形貌對孔內(nèi)流動影響的研究13-15
• 1.3.3 小孔加工表面形貌對孔外射流的影響15-16
• 1.3.4 燃油噴射對液體燃料發(fā)動機性能的影響16-17
• 1.3.5 國內(nèi)外文獻綜述的簡析17
• 1.4 主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 噴嘴加工表面形貌的分析評定和建模19-39
• 2.1 噴嘴的加工實驗19-21
• 2.1.1 噴嘴材料的選擇19
• 2.1.2 噴嘴加工的實驗設(shè)備和加工條件19-21
• 2.2 噴嘴加工表面形貌時域參數(shù)的分析21-30
• 2.2.1 加工表面形貌的檢測21-25
• 2.2.2 加工表面粗糙度的時域評定參數(shù)25-30
• 2.3 噴嘴加工表面形貌的頻域分析30-34
• 2.3.1 加工表面輪廓信號的時頻轉(zhuǎn)換30-31
• 2.3.2 加工表面輪廓的幅值譜和功率譜的分析31-34
• 2.4 噴嘴內(nèi)壁表面三維形貌的表征和建模34-38
• 2.4.1 鉆削表面形貌單元尺寸的確定和建模34-36
• 2.4.2 電火花加工表面形貌單元尺寸的確定和建模36-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第3章 噴嘴內(nèi)壁形貌對內(nèi)部流動影響的仿真模擬39-55
• 3.1 噴嘴內(nèi)部流動狀態(tài)的理論研究39-43
• 3.1.1 層流和湍流39
• 3.1.2 直流噴嘴的流量特性39-41
• 3.1.3 不同壓力下直流式噴嘴內(nèi)部流型的判斷41-43
• 3.2 數(shù)值計算中的控制方程43-44
• 3.3 不同入口壓力下噴嘴內(nèi)部流場的仿真及分析44-50
• 3.3.1 幾何建模及網(wǎng)格的劃分44-45
• 3.3.2 求解過程中模型的選用和邊界條件的設(shè)置45-46
• 3.3.3 噴嘴內(nèi)部流動的仿真結(jié)果及分析46-50
• 3.4 噴嘴的長徑比對內(nèi)部流動影響的仿真研究50-52
• 3.5 不同內(nèi)壁表面粗糙程度對內(nèi)部流動影響的仿真研究52-53
• 3.6 本章小結(jié)53-55
• 第4章 噴嘴表面形貌對射流影響的仿真模擬及實驗驗證55-76
• 4.1 射流液柱發(fā)散的理論模型55-57
• 4.2 射流流場的仿真研究57-62
• 4.2.1 幾何建模及網(wǎng)格的劃分57
• 4.2.2 求解過程中模型的選用和邊界條件的設(shè)置57
• 4.2.3 射流仿真結(jié)果及分析57-62
• 4.3 內(nèi)壁表面形貌的對流動的水力損失的影響62-63
• 4.3.1 總水力損失的構(gòu)成和計算62
• 4.3.2 表面粗糙程度與克服摩擦力的沿程損失關(guān)系62-63
• 4.4 鉆削噴嘴出口毛刺對射流的影響63-65
• 4.5 內(nèi)壁形貌對射流對撞影響的仿真模擬65-68
• 4.6 燃油噴射實驗臺的搭建及實驗與仿真結(jié)果的比較分析68-75
• 4.6.1 實驗裝置與方案的設(shè)計68-71
• 4.6.2 實驗結(jié)果及分析71-75
• 4.7 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-77
• 參考文獻77-81
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果81-83
• 致謝83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉龍?zhí)?;鉸孔技術(shù)的研究及應用[J];制造技術(shù)與機床;2014年04期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李靈;水導激光微細加工技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

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本文編號：790707