喷孔形状对喷嘴内流及喷雾特性的影响研究

主要研究了不同喷射压力下喷孔形状对内流及喷雾特性的影响。在可视化试验中,采用了3 种喷孔出口直径一致但喷孔形状不同的比例放大透明喷嘴,分析比较了不同形状喷孔内的空化及喷雾特性。研究发现,在圆柱形和渐扩形喷孔中都有空化发生,而渐缩孔中却没有。在同样的喷射条件下,渐缩孔的流量系数却是最高。研究结果表明空化在孔内溃灭时,会增加流动湍流度,但对喷雾锥角影响较小,当空化发展到喷孔出口并溃灭时,会使得喷雾锥角显著增加。试验中还观察了水力柱塞流现象,推测其产生的原因是边界层分离后回流区的再附着点达到了喷孔出口。结合数值模拟方法,验证了试验结果的分析。     

碰撞和孔径对喷嘴喷雾特性影响的试验研究

文章主要研究碰撞和孔径对喷嘴喷雾特性的影响,主要采用两种孔径下的碰撞喷嘴及一个不带碰撞的喷嘴进行研究,在搭建好的喷雾实验台上进行宏观锥角照片的采集和微观液滴尺寸等特性参数进行采集。结果表明:碰撞喷嘴比普通不带碰撞的喷嘴雾化锥角大,而粒径变化不大,可以用于需要大范围喷雾场的用途,而对于碰撞喷嘴,孔径越大,喷雾范围越大,但雾化粒子直径变大,雾化效果变差。     

多次喷射下压力波动对喷嘴内流及近场喷雾影响试验研究

为研究多频压力波动与喷嘴内流的因果关系以及对近场喷雾的影响机理,采用高速显微成像技术,开展了不同共轨压力下多次喷射过程真实尺寸锥形孔喷嘴可视化试验研究。同时通过高压传感器测量,得到喷嘴入口压力波动数据。研究结果表明：主喷过程喷雾锥角呈靴型趋势,由发展期、转化期、稳定期和衰减期组成,其整体趋势受喷射压力的影响,过程中存在空化形式的转变。预喷和后喷等小油量喷射过程中,存在针阀升程波动导致的不一致性。喷嘴处压力降与循环喷油量水平呈正相关,空化形式的转变影响了压力波动频率和传播速度。其中几何诱导空化形成时,压力呈低频波动,而线空化形成时,产生高频压力波动趋势。     

振荡式喷嘴结构参数对喷雾特性的影响研究

自主设计流量收集装置及高速纹影试验获得某振荡式喷嘴的流量分布、喷雾锥角和振荡频率,并建立了其内外流动特性的数值仿真模型,通过与试验结果的对比验证了该模型的准确性。利用该模型研究了振荡式喷嘴的外流场特性及内流道侧壁张角对喷雾性能的影响,结果表明:喷嘴入口压力为0.2 MPa时,侧壁张角在25°～29°范围内,流量分布均呈现双峰形式,随着侧壁张角增大,射流振荡频率减小,低流量区流量占比增加且流量分布更不均匀;侧壁张角对流量大小和喷雾锥角没有影响。     

高压喷射GDI喷孔几何结构对喷孔内流及喷雾特性的影响

采用大涡湍流模拟结合多相流耦合喷雾的方法对GDI喷孔内流和喷雾特性进行了数值研究,着重分析了喷射压力及喷孔结构形状对喷孔出流特性和液滴粒径的影响。结果表明:提高喷射压力有利于增加喷孔出口流速及湍动能,增强燃油破碎;当喷射压力提高到30 MPa之后,进一步提高喷射压力时索特平均直径(SMD)变化不明显,但小粒径占比显著增加;对于变截面喷孔,变截面双曲线喷孔出口处速度和湍动能最大,其SMD最小,小粒径占比最多,有利于喷雾质量提高;与渐缩形喷孔相比,渐扩形喷孔出口处湍动能较大,有利于喷雾初次破碎,然而较多的空泡堵塞喷孔,喷孔出口处流速较低,不利于燃油二次破碎。     

空化对GDI喷嘴内部流动及喷雾特性的影响

采用两相流非线性空化模型和Huh-Gosman喷雾模型对GDI多孔喷油器喷嘴内部流动和喷雾特性进行模拟。通过流量及喷雾试验对计算模型进行了验证,研究了喷嘴内空化现象对流动及喷雾特性的影响,并从抑制空化、提升流量的角度研究了喷嘴内部流动空化的影响因素及规律。研究结果显示:高压汽油在喷嘴内的流动存在明显的空化现象,空化导致的有效流通面积减小是喷嘴流量减小的原因。针阀升程增加,喷嘴流量先增加较快,后趋于平缓。喷孔的不均匀分布导致各喷孔内的空化状况不同,进而产生流量差异。空化作用也使得喷雾射流在喷孔出口截面的流动参数产生差异,影响喷雾的落点分布和喷雾形态。通过优化喷孔k系数和喷孔入口圆角半径可显著提高喷孔流量。     

燃油喷射压力对缸内直喷汽油机喷雾特性的影响

燃油喷射压力对混合气形成有直接影响,提高喷射压力可进一步降低直喷汽油机微粒排放。使用STAR-CD软件分别建立定容弹和发动机缸内喷雾计算模型,利用喷雾特性可视化试验进行喷雾模型有效性验证,其后分析了燃油喷射压力对喷雾贯穿距、索特平均直径等基本特性参数的影响,研究了燃油喷射压力对缸内混合气形成的影响。结果表明提高燃油喷射压力可有效促进燃油的雾化蒸发,加快混合气形成,提高混合气分布均匀性。     

双层交错多孔喷嘴喷雾特性仿真与试验研究

本文中采用高速摄影和图像处理技术,研究了双层交错多孔喷嘴的喷雾特性,获取了喷雾的特性参数,对比了双层交错多孔喷嘴与传统单层喷嘴的喷雾贯穿距和喷雾锥角。结果表明,双层交错多孔喷嘴喷雾贯穿距较短、喷雾锥角较大。同时建立了与定容室内喷雾发展过程的仿真模型并进行了仿真,双层交错多孔喷嘴喷雾贯穿距的仿真结果与试验数据很接近,验证了所建模型的准确性。     

喷雾碰壁对喷雾混合特性的影响

本文通过对一些研究者实验结果的归纳和分析，阐述了喷雾碰壁和涡流的作用对柴油机喷雾混合过程具有重要影响。     

生物质热解燃油的精制与乳化燃料喷雾特性试验研究

通过蒸馏方法将生物质热解油（BPO ）精制后与柴油配制成乳化燃料,研究了影响乳化燃料稳定性的因素,结果表明,乳化燃料的稳定性与复合乳化剂HLB值和乳化温度有关,乳化剂的最佳 HLB值在7左右,乳化燃料的稳定性随乳化温度的提高先增大再减小,40℃时乳化燃料的稳定性最好。理化分析表明乳化油的密度、运动黏度、凝点等物理性质基本能够达到车用燃料标准。采用激光衍射技术对乳化燃料喷雾特性进行了研究,结果表明,随着生物质热解油乳化比例的增加,喷雾锥角先减小后增大,Sauter平均直径 D32逐渐增大,雾化质量逐渐变差。     

高压共轨燃油喷雾特性的试验研究与模型修正

利用高速闪光摄像技术建立了燃油喷雾特性试验台架,在不同喷射压力(80 MPa,102 MPa,130 MPa)和不同喷射背压(2 MPa,3 MPa)下对高压共轨电控喷油器的燃油瞬态喷雾特性进行了研究,并用Matlab编程对喷雾图像进行了处理,测量了不同工况下油束的贯穿度和锥角。通过试验数据,利用最小二乘非线性曲线拟合方法对高压喷射油束模型进行了修正,模型计算结果与试验结果基本吻合,表明修正后的油束模型能更好地预测高压喷射时的油束贯穿度和锥角。     

利用多孔喷油嘴改善燃油喷雾的雾化特性

研究的目的是改善直喷式柴油机喷油嘴的喷雾雾化特性,以获得较大的喷雾角,较短的液核长度,以及较小的液滴直径。在之前的研究中,已经利用单喷孔雾化增强喷油嘴,在相对较低的喷油压力下获得了良好的喷雾雾化特性。在研究中,调查了多喷孔雾化增强喷油嘴的相关特性,目的是改进并得到良好的雾化特性。分析了喷孔数、喷孔直径及喷孔位置等喷油嘴规格对喷雾雾化特性的影响。结果表明,相比单喷孔喷油嘴,利用4喷孔喷油嘴,可使分裂长度缩短约70%,喷雾角扩大约3倍,同时液滴直径极小,从而可获得良好的柴油喷雾雾化特性。     

柴油机交叉孔喷嘴自由喷雾特性实验研究

为探究喷射压力、温度、背压和交叉角对交叉孔喷嘴喷雾性状的影响,基于可视化定容弹系统,利用阴影法,研究了单孔与不同角度交叉孔喷嘴的喷雾特性。结果表明:与单孔喷嘴相比,交叉孔喷嘴的喷雾贯穿距较小,喷雾锥角较大,且随着交叉角的增大,差距更加明显;随着喷射压力的提高,交叉孔与单孔喷嘴的喷雾贯穿距的差别减小,交叉角较大的交叉孔喷嘴的喷雾锥角增大;低蒸发温度下,喷射压力对喷雾前期贯穿距的影响较大,随着蒸发温度升高,交叉孔与单孔喷嘴喷雾锥角差距增大,喷雾前期贯穿距差别减小;背压提高后,总的趋势是喷雾贯穿距缩短,而喷雾锥角增大;与单孔喷嘴相比,它对交叉孔喷嘴的喷雾特性影响更大。     

乙醇汽油喷雾特性研究及低压直喷喷嘴优化

通过闪光灯喷雾测试试验和乙醇汽油物性的测量、计算,对乙醇汽油喷雾特性进行了研究,最后使用AVL Fire软件完成低压喷嘴结构参数修改,并对不同喷嘴的雾化效果进行了对比.试验结果表明;混合燃料中乙醇比例增大导致乙醇汽油密度、黏度增大,乙醇比例与表面张力关系不大;喷雾贯穿距随着乙醇汽油密度和黏度的升高而降低,而喷雾角与表面...     

双组分燃油蒸馏及喷雾闪沸特性研究

在较高燃油温度及较低环境背压下,直喷喷雾易发生闪沸。闪沸喷雾具有贯穿距小、易于雾化等优势,能够有效降低发动机排放、提高燃油经济性,在直喷发动机中具有较好应用前景。然而随着涡轮增压的使用,进气压力的提高导致喷雾较难达到闪沸状态。针对这种现象,在研究混合燃油蒸馏特性后提出了通过向高沸点燃油中添加低沸点燃油的方式来促进喷雾的闪沸。试验燃料为一系列不同比例低沸点燃油(异戊烷)与高沸点燃油(正十一烷)组成的混合燃油,通过蒸馏测试探究了不同组分燃料的蒸馏特性;通过在定容弹内拍摄不同燃油温度、环境背压下的燃油喷雾的米氏散射图,研究了混合燃油形态变化规律。结果表明,不同于单一油品仅在沸点时沸腾产生馏出物,混合燃油是在一定的温度范围内均会沸腾产生蒸馏物,表现为3段式蒸馏曲线;混合燃油蒸馏前期大部分馏出物为低沸点燃油,表明混合燃油受热时,低沸点燃油会优先蒸发;对喷雾宏观形态的测量结果表明,向高沸点燃料中添加低沸点燃油能够使喷雾在高背压下达到闪沸状态,且40%体积分数是最佳的添加量;另外,油温越高添加低沸点燃油对喷雾闪沸的促进效果越好。     

高压喷雾仿真中网格精度对喷雾特性的影响

介绍了高喷射压力时不同网格划分的精度对仿真结果中喷雾形态的发展及喷雾贯穿距离以及索特平均直径(SMD)的影响。结果证明,高压喷射情况下,喷油嘴附近的单元尺寸为喷孔直径的5倍~6倍时与试验结果一致,而SMD对网格精度不敏感。     

柴油机喷雾特性的试验研究——喷雾特性随时间的变化

由于柴油机喷射是瞬态和间歇的,这就要考虑到油粒的尺寸分布是随时间和空间而变化的。因此,为了确定喷雾特性,必须在喷雾的整个空间对喷雾进行微观观察。 本文阐述了喷雾机理、油粒尺寸分布随时间的变化以及喷雾特性的瞬态变化。采用通过改变曝光时间和喷油咀的形式的直接微观照像来观察高压下喷向静止气态介质中的油束。 结果表明:喷雾机理可以分成四个过程,总的油粒尺寸分布可以用一些以喷射开始算起的时间为函数的经验公式来表示。这证实了绍特油粒平均直径,分布均匀性及油粒生成率随时间的改变。此外,对各种喷咀形式所形成的各种油滴直径的油粒数目的增长率加以讨论。     

生物柴油和柴油直喷喷雾特性试验研究

应用单孔喷油器结合高速摄影技术研究了B5生物柴油和京标-10号柴油在不同喷油压力、环境温度和燃油温度条件下的喷雾特性,喷雾参数包括喷雾形态、喷雾贯穿距、喷雾贯穿速度和喷雾锥角.结果表明:两种燃油的喷雾贯穿距随时间几乎呈线性变化,喷射初期喷雾贯穿速度较大,且随着喷油压力的增加喷雾贯穿速度增加;随着时间的推移(油束的发展),喷雾贯穿速度逐渐下降,且较高的喷油压力下,喷雾贯穿速度下降趋势更加明显;在喷油压力和燃油温度相同时,随着环境温度从25℃升高到350℃,喷雾过程中的最大喷雾贯穿速度更大,且120 M Pa喷油压力下,最大喷雾贯穿速度可达400 m/s.在相同条件下,B5生物柴油油束蒸发持续时间较京标-10号柴油更长,表明生物柴油的加入使得B5生物柴油的沸点升高,相同温度下蒸发能力变差.比较相同条件下B5生物柴油和京标-10号柴油喷雾锥角,京标-10号柴油的喷雾锥角略大,这是由于京标-10号柴油黏度较小,液滴间作用力小,使得喷雾锥角增大.     

直喷发动机燃油喷雾特性经验公式定量研究

基于对节能减排的需求,直喷发动机喷雾特性受到研究人员广泛关注.大量试验与数值仿真方法被应用于对直喷喷雾特性的测量与预测中.其中,基于试验的研究以获取描述喷雾特性的经验公式为目的展开.此类研究可获得大量数据,而从中提炼的经验公式对于实际喷雾系统的优化具有指导意义.然而经验公式法本身存在较大局限性,多数经验公式只适用于特定或若干工况,且其假设的先决条件往往不完全符合实际燃油雾化环境.此外,不同经验公式获取的结果由于其参数选取、试验条件不同,彼此间存在一定的差异.因此,如何评价喷雾特性经验公式的普适性是领域内亟需解决的问题.本研究以独立试验为基准,定量比较了现有文献中主流经验公式的预测结果,并根据特定工况预测结果偏差对各经验公式的局限性进行了阐述,对于下一代汽油机设计与燃油雾化系统优化具有一定的指导价值.