柴油机缝隙式喷油器嘴内空穴流动的模拟分析

利用FIRE混合多相流模型,模拟了柴油机缝隙式喷油嘴高压喷射时嘴内的空穴流动现象,分析了空穴在喷油嘴内分布情况。基于这一模型进一步分析了喷射压力和喷孔长宽比等参数对喷孔内空穴分布的影响。通过模拟计算可知,提高缝隙式喷嘴喷射压力可以提高空穴强度,其完全空穴主要由上壁面空穴流产生,同时也发现较圆孔式喷嘴其空穴流强度更大,但空穴在喷孔出口截面上不及圆孔式分布均匀。从燃油空穴雾化理论的角度出发,空穴强度的提高有利于燃油的破碎雾化。     

柴油机孔式喷嘴内部空化现象的数值模拟

采用Fluent软件的混合多相流模型和空化模型,对柴油机孔式喷油嘴稳定喷射时喷嘴内部的空化流动现象进行了数值模拟,得到了空穴在喷油嘴内的分布情况,进一步分析了喷孔直径和喷孔长径比等几何结构参数对喷孔内空穴分布的影响。结果表明,增加喷孔直径和提高喷孔长径比可以使空穴在喷孔出口截面上分布更为均匀。     

喷孔几何特征对变截面喷油孔空穴流动状态的影响

采用混合多相流模型及空穴模型相结合的方法,对喷油嘴激光打孔过程形成的变截面喷油孔内空穴流动现象进行数值模拟,重点分析喷孔几何特征对空穴流动状态的影响规律.结果表明,变截面喷孔内喷孔截面收缩或者扩张的程度及位置对孔内燃油空穴流动状态具有重要影响.截面收缩型的喷孔可在出口形成更大的空穴强度分布,利于促进燃油的初次分裂及雾化.截面扩张型喷孔可使得出口燃油速度分布更均匀,出口平均速度增大,从而提高流量系数;研究还发现,相对于直喷孔,变截面喷油孔内空穴流动状态对孔入口倒角变化的敏感性减小,这将有利于提高多孔喷嘴各孔流量及雾化的均匀性.     

喷油嘴内部空穴流动模拟计算分析

利用多相流空穴模型对喷油嘴稳定喷射时喷孔内的空穴流动现象进行了三维数值模拟,分析了空穴在喷油嘴内的形成机理及其分布情况,,基于此模型进一步研究了喷油压力、背压及喷孔入口圆角半径与喷孔k系数对喷孔内部空穴分布的影响.通过模拟计算可知,喷射压力降低和背压增加、增大喷孔入口圆角半径及喷孔k系数后,喷孔内空穴将减小.     

柴油机喷油嘴结构对内部空穴流动的影响分析

利用混合多相流空穴模型对垂直多孔喷油嘴完全发展了的空穴流动进行三维数值模拟,分析了不同的喷油嘴压力室结构、喷油嘴喷孔入口圆角半径和喷孔倾斜角等对喷油嘴内部空穴流动的影响,为喷油嘴结构优化设计提供了指导:改进型(IMPROVED)喷油嘴综合特性优于标准型(STD)和无压力室型(VCO)喷油嘴;喷孔入口锐边过渡使喷孔空穴层基本均可延伸至喷孔出口,形成"超空穴"现象,加速液流紊乱,可提高雾化质量.     

交叉孔喷油嘴内部流动特性的模拟

为改善柴油机的喷雾特性,提出了交叉孔喷油嘴的结构,其特征是每个喷孔都由两个子喷孔交叉汇聚而形成.为探索交叉孔喷油嘴的内部流动特性,采用双流体模型,对一种圆孔喷油嘴和两种交叉孔喷油嘴在不同条件下的内部多相流动进行了三维CFD模拟.结果表明:交叉孔喷油嘴与常规圆孔喷油嘴内部流场结构有明显的差异,在圆孔喷油嘴中,压力在喷孔入口附近急剧下降,速度急剧上升;而在交叉孔喷油嘴中从喷孔入口到喷孔出口,压力逐渐下降,速度逐渐上升;圆孔喷嘴在空穴数较小的条件下会出现空穴,空穴区可从喷孔入口延伸到喷孔出口,而交叉孔喷油嘴内即使空穴数很小也不产生或只产生微量空穴,后者只在带盲孔扰动区的交叉孔喷油嘴发生;交叉孔喷油嘴的流量系数比圆孔喷嘴的高23%,~32%,.此外,交叉孔喷油嘴的特殊喷孔结构使其内部燃油产生冲击扰动,在喷孔出口产生了更大范围的高湍动能区,有利于促进射流雾化.     

喷油嘴喷孔内部空穴两相流动数值模拟分析

在柴油机喷油嘴喷孔内部空穴流动现象分析的基础上。建立了完全发展了的空穴流动的二维气液两相流空穴模型，并进行了喷孔内部气液两相流数值模拟。计算结果与国外已有实验数据的对比表明所建模型是正确的，在此计算模型框架下分析了喷孔上下游压差和喷孔入口圆角半径、喷孔直径和长度等几何特征参数对喷孔内空穴区域分布的影响，进而分析了对喷雾特性的影响。     

柴油机不同类型喷嘴内部空化流动特性的研究

柴油喷嘴内部空化效应是燃油液体射流雾化的重要原因之一。针对目前发动机上广泛采用的SAC型和VCO型两种柴油机多孔喷嘴,运用基于欧拉多流体法的多相流模型,通过全自动网格生成技术,对二者进行了多维数值模拟。将空化模型应用于数值模拟中,全面分析了喷射压力、喷孔背压、喷孔入口圆角半径和喷孔倾斜角等参数对喷孔内部空化流动及出口流量的影响。结果表明,增大喷射压力容易促使空化的发生,压力较大时,SAC型喷嘴出口流量变化不如VCO型的大;出口压力对空化起到抑制作用,减小出口压力有利于空化的形成,有助于喷孔出口燃油的雾化;喷孔入口圆角半径和倾斜角的增大,使得孔内流动变得更加顺畅,燃油蒸气体积变小,出口流量增加。所以孔内空化效应对缸内喷雾过程尤其是燃油液体射流的初始破碎的影响不容忽视。     

喷油嘴的改进对直喷柴油机的影响

改进直喷柴油机的性能,如降低氮氧化合物（ＮＯｘ）和颗粒（ＰＭ）排放,提高输出功率等,燃油喷注的雾化起着重要作用,为了获得良好的燃油雾化而又不增加燃油喷射压力,有效途径是增加在喷油嘴喷孔中燃油流速,通过扩大喷孔进口处的圆角被证明是制造具有高燃油流速喷油嘴的非常有效和合适的方法,本文比较了高流速喷油嘴和常用喷油嘴在喷射特性和喷雾特性方面的差别,并且证实了具有高速的喷油嘴改善了燃油喷注的雾化,本文最后,     

喷油嘴的改进对直喷柴油机的影响

改进直喷柴油机的性能,如降低氮氧化合物(NO_x)和颗粒(PM)排放,提高输出功率等,燃油喷注的雾化起着重要作用。为了获得良好的燃油雾化而又不增加燃油喷射压力,有效途径是增加在喷油嘴喷孔中的燃油流速。通过扩大喷孔进口处的圆角被证明是制造具有高燃油流速喷油嘴的非常有效和合适的方法。本文比较了高流速喷油嘴和常用喷油嘴在喷射特性和喷雾特性方面的差别,并且证实了具有高流速的喷油嘴改善了燃油喷注的雾化。本文最后列举了将高流速喷油嘴装在中型、自然吸气直喷柴油机上进行试验的情况。高流速喷油嘴改善了NO_x—PM的综合性能,提高发动机输出功率,因此证明了这是一种改善发动机性能的有效方法。     

柴油机喷孔内部空化效应的可视化实验研究

柴油机喷孔内空化现象显著影响燃油雾化质量.针对目前广泛应用的VCO型喷嘴,设计大尺度透明喷嘴稳态实验系统,全面研究了无量纲数、雷诺数、喷嘴射流参数和结构参数对喷嘴内空化过程的影响.结果表明,空化数对空化剧烈程度影响显著,雷诺数对空化剧烈程度影响小于空化数;射流参数直接影响流体流动状态,增大入口压力、减小出口压力和针阀升程能使喷孔内的空化现象显著增强;结构参数决定喷孔内流动形式,增大喷孔倾角、直径和长径比,采用入口圆角等措施会抑制空化的产生.     

高压共轨缝隙式喷油器喷雾特性的仿真研究

在相同流通截面积的条件下,运用AVL-HYDSIM软件计算圆孔式喷嘴燃油的一维流动,并将计算结果作为边界条件,运用AVL-FIRE软件对缝隙式和圆孔式喷嘴的内流场及雾化形态进行了三维仿真计算,并对仿真结果进行对比分析。分析表明:较圆孔式喷嘴,缝隙式喷嘴空穴流强度大,在喷孔出口截面上分布更均匀;缝隙式喷嘴有相对良好的喷雾性能。     

柴油机喷油器喷孔空泡雾化的研究

作者对柴油机喷孔空泡雾化的特性进行了研究，分析了喷孔内空泡产生的机理，并建立了计算模型。该模型考虑了喷射压力、喷孔几何结构、燃烧室条件、孔内流动损失与空穴因素，为喷雾的多维模拟提供了准确的初始条件。三维数值模拟计算结果表明，空泡雾化促进了喷孔出口液核的分裂，加剧了喷束的二次雾化，以考虑空雾化模型为计算初始条件，其在喷射速度、液滴尺寸（SMD）和贯穿距的计算结果更符合实际喷雾测量。     

选择性催化还原系统防沉积物堵塞喷嘴设计与喷射特性分析

针对选择性催化还原系统产生的沉积物易造成喷嘴堵塞,引起喷嘴管路背压过高及雾化喷射不均匀等问题,设计并研制了一种防沉积物堵塞喷嘴。该喷嘴通过调节喷嘴芯与螺套的锁紧量调定喷嘴的稳定喷射压力,并通过对喷嘴芯的最大开度进行机械限位,有效避免了尿素雾化喷射不均匀及NH 3逃逸等问题。对喷嘴的起闭特性与孔口径向截面的流量特性进行了理论分析,结果表明:当喷嘴因沉积物造成堵塞时,喷嘴芯开度随压力升高而增大,喷嘴孔口径向截面面积及截面质量流量也随之增大,有效提高了喷嘴内部沉积物的排出率,并降低了孔口外部沉积物的凝结风险。采用流体仿真软件Fluent对喷嘴的喷射特性进行了数值模拟,进一步探究了不同喷嘴芯开度及锥度角对喷嘴孔口径向截面面积、截面速度分布及截面流量特性的影响。最后,通过试验验证了喷嘴的喷射效果与开启压力精度。试验结果表明:采用该喷嘴后,喷嘴雾滴分布均匀,雾化效果良好,且在各稳定喷射压力下喷嘴均可以稳定开启,开启压力精度为±5%。     

Numerical study of the impact on high-pressure and evaporating spray behavior of nozzle cavitation at typical diesel engine conditions

In order to more accurately reproduce diesel sprays a strategy including measurement of nozzle inlet pressure at the realistic diesel injection condition, modeling of nozzle cavitating flow and detailed coupling of nozzle exit flow and spray was presented, moreover, the validity of this strategy was firstly verified against the quantitative spray data obtained by planar laser induced exciplex fluorescence (PLIEF) technique. Based on the above strategy, the effect of cavitation phenomenon on spray formation at the typical diesel engine condition was further evaluated. The final numerical results mainly clarified that the contribution of cavitation phenomena to primary breakup is quite appreciable, and subsequently the evolution of the high-pressure and evaporating diesel spray structure greatly changes as cavitation occurs inside fuel injection nozzles. Moreover, evaluating the effects of cavitation phenomena on realistic diesel spray cannot be only confined to primary breakup or near-nozzle field.     

柴油机喷油器内部空化流动的数值模拟研究

柴油机喷油器内部的空化流动现象对燃油雾化、燃烧及排放有重大的影响,而针阀运动又直接影响着喷油器内部空化流动的生成与发展。为此,运用欧拉双流体法对喷油器内部流动进行气、液两相流的动态模拟研究,分析了不同针阀升程下喷孔内部空化分布及发展情况。研究结果表明,针阀上升和下降过程中,喷孔内空化流动变化剧烈;针阀升程稳定时,喷孔内空化流动相对稳定;喷孔入口增加倒角,可以有效缓解喷孔内的空化现象。