正丁醇-柴油混合燃料喷雾特性的模拟研究

根据喷雾可视化试验的结果,利用三维CFD软件建立了正丁醇柴油喷雾的仿真模型,并验证了模型的准确性。利用该模型研究正丁醇柴油混合燃料的喷雾特性,模拟了喷雾的发展过程,计算了不同掺混比对喷雾贯穿距、液滴索特平均直径、速度场、密度场的影响。结果表明:模拟计算与可视化试验结果基本一致;随着正丁醇掺混比的增加,混合燃料的喷雾贯穿距和索特平均直径均降低,喷雾锥角变大,雾化特性变好。     

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。     

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。     

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。     

高压旋流喷雾特性的三维数值模拟

基于高压旋流喷嘴内部流动对喷雾过程进行数值模拟,并定性研究了喷油压力和环境压力对喷雾特性的影响。研究结果表明：在高的喷油压力下,喷雾贯穿距离增大,液滴索特平均直径减小,但喷雾锥角基本不受影响;在高的环境压力下,喷雾呈现出实心圆锥状,喷雾锥角和贯穿距离都减小,液滴索特平均直径增大。     

缸内直喷汽油机的喷雾模拟

在定容弹内测量了某直列4缸均质缸内直喷汽油机不同时刻的喷雾油束形状和喷油器附近位置的喷雾液滴直径及速度分布,并在CFD模型中进行了喷雾的标定.分析了原机缸内喷雾、混合情况.研究了喷雾锥角、喷孔布置对缸内混合气均匀性的影响,论述了在低转速、部分负荷时加进气翻板的作用.结果表明,调整喷雾锥角、喷孔布置方式可以改善直喷汽油机缸内空燃比分布的均匀性;采用进气翻板可以提高发动机低转速部分负荷时缸内的滚流比及紊流强度,从而改善缸内混合气质量及加快缸内燃烧速度.     

柴油掺混二甲醚喷雾粒子尺寸分布特性试验研究

为确定二甲醚掺入柴油后对燃料雾化性能的改善效果,利用阴影成像与数字图像处理技术,对不同掺混比、喷射压力以及喷孔直径等条件下的二甲醚-柴油混合燃料喷雾粒子尺寸分布特性进行了对比试验研究.结果发现:由于柴油中二甲醚的闪急沸腾作用,随着二甲醚掺混比的增加,混合燃料粒子尺寸分布曲线整体向小颗粒方向偏移,较大粒子数目较柴油明显减少,有助于降低发动机炭烟排放;喷孔直径、喷射压力等喷射参数对混合燃料雾化粒子分布有较大影响,减小喷孔直径使燃油粒子更加细化,降低喷射压力则使混合燃料雾化效果有变差的趋势.     

多因素匹配降低生物柴油发动机NO_x排放的数值模拟

利用CFD-FIRE软件对1台燃用生物柴油的直喷自然吸气式柴油机建立了喷雾和燃烧计算模型,并进行了模型修正。基于正交试验法进行数值模拟计算,考察了供油提前角、EGR率、喷雾夹角和喷孔直径4个因素对生物柴油发动机NOx排放的影响。通过极差分析与方差分析,确定了因素的主次关系,并对最优化匹配方案进行了预测。研究结果表明,EGR率为影响NOx生成的最显著因素,其次分别为喷孔直径、供油提前角及喷雾夹角。最佳匹配方案:供油提前角为7°CA,EGR率为0.15%,喷雾夹角为150°,喷孔直径为0.27 mm。     

喷孔几何特征尺寸对柴油喷雾及柴油机性能影响的研究进展

概述了国内外关于喷孔几何特征尺寸对柴油喷雾雾束及柴油机性能影响的研究现状,着重阐述了喷嘴类型对喷雾贯穿距离的影响,以及喷孔锥度、入口圆弧、喷孔直径、孔壁粗糙度等特征尺寸对柴油喷雾锥角、空穴的产生、出口流速及柴油机缸内的燃烧特性、燃油经济性、排放特性等的影响,介绍了制模法、力传感器测量法、X射线相衬成像技术这三种新颖、可行的测量喷孔几何特征尺寸的方法。     

柴油—生物柴油混合燃料喷雾特性试验研究

采用高分辨率数码照相机对柴油与柴油—生物柴油混合燃料喷雾特性进行了对比研究。结果表明,随着生物柴油掺混比的增大,燃料黏度增大,喷雾锥角变小,Sauter平均直径增大。与MB24相比,柴油的相对尺寸范围和发散边界较大,因此其Sauter平均直径比MB24混合燃料的略大。由于乙醇的稀释作用,改制油MB24的Sauter平均直径最小,雾化质量明显改善。从喷雾液滴尺寸的数目分布可以看出,所有燃料的曲线峰值均位于14μm处,小颗粒液滴较多。随着生物柴油掺混比的增大,曲线峰值下降,下降趋势均匀平缓,说明燃料黏度的增大将使雾化油滴的尺寸分布渐趋均匀。从液滴尺寸的累积体积分布可以看出,随着生物柴油掺混比的增大,达到某一累积体积的油滴直径增大,说明大颗粒油滴增多。     

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。     

喷射参数对单喷孔CNG缸内直喷发动机混合过程的影响

利用数值模拟的方法,研究了喷孔直径、喷射脉宽和喷射提前角对单喷孔CNG缸内直喷的可燃混合气形成和浓混合气区域中心变化过程的影响,并利用纹影法对比了试验与仿真计算射流长度和宽度,验证了计算模型。结果表明,喷孔直径过小,浓区中心较偏向于燃烧室壁面,可燃混合气在涡旋受挤压后形成速度快;喷孔直径过大,涡旋受挤压后气体动能低,浓区中心靠近燃烧室壁面,缸内混合气形成较差;喷射脉宽增加,可燃混合气形成速度与总量增加,浓区中心靠近燃烧室壁面;当喷射脉宽过长,射流形态发生变化,影响了可燃混合气的形成;喷射提前角越小,涡旋受挤压后气体动能越大,可燃混合气生成速度越快,但可燃混合气受混合时间的影响,并且,浓区中心易受涡旋气体运动的影响;合理优化喷孔直径、喷射脉宽、喷射提前角均有利于获得均质混合气,但优化喷射脉宽和喷射提前角更有利于均质混合气的增加。     

柴油机喷油嘴内喷射压力对燃油流动的影响

喷油嘴是柴油机最重要的工作部件之一,其性能直接影响柴油机的燃烧过程,故研究喷嘴内柴油的喷射特性以及燃油的喷雾特性是非常有必要的。但是喷油嘴内部空间非常狭小,却有很高的燃油流动速度和喷射压力,要对其进行试验有非常大的难度。文章通过Gambit软件进行喷油嘴几何建模,然后进行合理的网格划分,最后将几何模型导入Fluent软件。通过改变喷射压力,来模拟喷孔内的燃油流动速度、压力分布情况,对其进行分析研究。结果表明:提高喷射压力,使喷孔内部燃油的流速增大。     

缸内低压直喷汽油机喷油器设计研究

针对某型号摩托车发动机进行了缸内低压直喷喷油器设计,确定了喷油器的主要形式、喷孔数目、喷孔直径以及喷孔夹角的布局形式等主要参数,并利用高速摄影仪对该喷油器的喷雾特性进行了分析。     

柴油机SCR系统车用尿素喷雾特性仿真与试验研究北大核心

通过建立喷射系统CFD三维仿真模型,研究了柴油机SCR系统在空气辅助雾化条件下尿素喷射的喷雾速度流场、雾化粒径、喷雾形态和贯穿距等变化规律,并通过试验对模型进行了验证;根据喷射模型对SCR系统的喷孔直径等结构参数进行了优化设计,通过发动机ESC,ETC试验对还原剂雾化性能进行试验验证。试验结果表明:采用改进后的柴油机空气辅助喷射还原剂供给系统后,柴油机NOx排放和NH3泄漏等指标均满足国Ⅴ阶段排放法规要求,验证了所采用的喷雾特性仿真优化设计方法有效可行。     

车用SCR系统空气雾化喷嘴的雾化特性研究

选择催化还原(SCR)是一种先进的汽车氮氧化物控制技术,而还原剂喷嘴是为实施该技术的喷射系统的关键部件.文中设计了一种外混式空气雾化喷嘴,并对其雾化性能进行了实验研究,主要分析了空气压力、液'体压力及测量位置不同时,喷雾的索太尔平均直径、平均轴向速度、平均径向速度、液滴通量等特性参数沿喷嘴径向的分布情况.试验结果表明,所设计的喷嘴具有良好的雾化效果.     

高强化柴油机喷雾射流对缸盖热负荷影响的研究

针对高强化柴油机缸盖鼻梁区热负荷过高的问题,研究了喷雾射流对缸盖热负荷的影响,提出了通过调整喷孔夹角、喷孔位置和喷雾锥角来改变喷雾射流,从热侧控制燃气的对流传热,以降低缸盖热负荷的方法。对高强化柴油机进行缸内燃烧和传热过程等三维仿真的结果表明,高强化柴油机中,喷孔夹角约为155°时对燃烧最有利,且不会显著增加缸盖热负荷;减小喷孔出口突出距离有利于改善燃烧效率,但同时会提高缸盖的热负荷;喷雾锥角增大则不利于缸盖热负荷的改善。     

真实喷嘴结构对燃油喷雾和内流特性影响的试验研究进展

主要回顾了柴油机真实喷嘴几何结构尺寸对燃油的喷雾特性和内流特性影响的试验研究结果,着重阐述了喷孔直径、喷孔锥度、喷孔长径比、入口圆角和压力室容积对燃油喷雾和内流动态特性的影响规律。结构参数对喷雾特性的一般规律可以得到,但是研究结果存在不确定性。所以将来此方面的研究必须将单一几何结构参数对喷雾的影响规律与其他结构参数的影响有效分离,才能准确揭示结构参数的影响规律;结构参数引入的空穴现象与结构参数本身的影响规律耦合在一起,必须在确定空穴指标的前提下研究结构参数的影响规律;商用喷嘴结构与设计尺寸之间存在不可避免的缺陷,必须采用高精度加工的喷嘴来研究结构参数对喷雾特性的影响规律。     

定容弹内煤制油喷雾及着火特性的可视化研究

煤制油的生产工艺成熟、来源广泛，有利于降低我国对石油进口的依赖。通过定容燃烧弹进行了可视化研究，分析了煤制油在不同环境条件下的喷雾和着火特性。研究结果表明，煤制油喷雾和柴油喷雾在不同工况下均表现出良好的一致性，喷雾发展趋势相同。当环境温度保持500 K不变，随着环境压力由3 MPa提高到6 MPa,煤制油喷雾的贯穿距减小了22.67%,而喷雾锥角增大了46.9%。随着环境温度的提高，大量燃油液滴在破碎后迅速汽化，故喷雾贯穿距和喷雾锥角均表现出明显的降低趋势。在高环境压力下，煤制油的着火时刻提前，火焰浮起长度由38.8 mm缩短至30 mm,并表现出良好的球形火焰形态。与柴油相比，煤制油喷雾的贯穿距较短而锥角较大。在500 K,6 MPa的环境条件下，煤制油和柴油的喷雾贯穿距分别为46.4 mm和49.6 mm,表明煤制油在实际使用时更不容易产生撞壁现象。     

转子发动机喷雾特性试验研究

利用定容弹、纹影仪以及高速相机等装置,就柴油转子发动机工况下的喷雾过程进行了试验研究,重点分析了喷雾环境背压和喷射压力对喷雾特性的影响。结果表明:在转子发动机喷雾过程中,喷雾扩散速度先快速增大后逐渐减小;喷雾锥角在初次雾化阶段内急剧减小,然后在二次雾化作用下保持相对稳定。喷雾环境背压的增大,有效减小了喷雾贯穿距离,增大了喷雾锥角,说明喷雾环境背压的增大对喷雾贯穿距离和锥角都有显著的影响,从而为转子发动机喷油正时的优化提供了试验数据支持;随着喷射压力提高,喷雾贯穿距离和喷雾锥角都增大,并且增大喷射压力加强了燃油的初次雾化和二次雾化,有利于提高转子发动机喷雾质量,为优化柴油转子发动机油气混合状态创造了条件。