柴油机喷油嘴内壁面粗糙度对空化效应的影响

基于k-ε湍流模型及混合均相流(Homogeneous Equilibrium Mixture,HEM)模型,研究了不同喷射压力(30MPa、180MPa)条件下喷油嘴喷孔内壁面粗糙度对空化流动特性的影响。结果得出:随着喷孔内壁面粗糙度的增大,喷孔内部空穴强度减弱,喷孔内部的湍动能增强;提高喷孔内壁面的粗糙度对喷孔出口的质量流量影响不明显,但是在高喷射压力条件下喷孔出口质量流量略有增加;在高喷射压力条件下随着喷孔内壁面粗糙度的增大喷孔出口的平均速度显著减小,喷孔出口处的湍动能显著增大,而在小喷射压力条件下随着粗糙度的增大,喷孔出口的平均速度降幅较小,喷孔出口处的湍动能增幅较小;喷孔出口处X轴线上在喷孔上壁面空穴区域的湍动能较喷孔底部与中部区域大,空穴的产生、溃灭有利于增强喷孔出口处的湍流强度。     

垂直多孔喷嘴内部空穴两相流动的三维数值模拟分析

对完全发展了的空穴流动建立起多维空穴两相流动数学模型,对多孔垂直喷嘴进行了喷孔内部空穴两相流动的三维数值模拟。首次提出将计算区域的出口边界延伸至气缸内部,以减小出口对喷孔内部求解区域的影响。对针阀偏心时各喷孔内部空穴流动特性进行了深入的分析研究,阐明了喷孔内部空穴流动特性及其对喷孔出口流动分布的影响乃至对喷雾油束雾化所产生的作用。     

基于CFD的柴油机多孔喷油器各孔内部流动特性差异研究

采用混合多相流空穴模型,进行喷孔轴线与针阀轴线夹角各异的多孔喷油器喷嘴内三维气液两相流数值模拟,详细研究多孔喷油器各孔内部流动特性的差异及喷油压力和喷油背压对其影响规律。结果表明:对于喷孔轴线与针阀轴线夹角各异的多孔喷油器,相同喷射条件下,随着喷孔轴线与针阀轴线夹角的增大,喷孔内的空化效应逐渐增强,质量流量和流量系数逐渐降低;随着喷油压力的提高,各孔内的空化效应均逐渐增强,质量流量均逐渐升高,流量系数均逐渐降低;随着喷油背压的提高,各孔内的空化效应逐渐减弱,质量流量逐渐降低,但流量系数却逐渐提高。     

不同燃油温度下柴油机喷嘴空穴流动特性试验研究

作为喷射系统的终端,喷油器内部的空穴流动对燃油雾化具有重要影响。采用比例放大透明喷嘴,研究不同燃油温度对喷嘴内空穴流动及其对近场喷雾的影响。引入无单位参数空穴数表征喷油器内燃油空化程度,研究发现燃油温度升高,其空穴初生时的压力减小,同一空穴数下,空穴程度更强烈。同时,试验观察到喷嘴内空穴区域的不对称性,喷孔管壁下壁面的空穴分布远大于上壁面的空穴分布;发生超空穴之后,随着空穴数的增加,试验结果中喷嘴内部的空穴流动变化不太明显,但仿真结果中看出喷孔出口流速减小。相同燃油温度下,随着空穴数增加,体积流量增加,流量系数减小,空穴相对面积增加,近场喷雾锥角增大;相同空穴数下,燃油温度增加使体积流量和流量系数都增加,空穴相对面积逐渐增大,近场雾化效果更好。     

柴油机喷嘴结构对喷雾特性影响的耦合模拟研究

高压共轨系统能有效地改善柴油机的喷雾质量,但随着燃油喷射压力的增加,燃油雾化过程变得更加复杂。而喷嘴内部湍流和空穴现象对喷雾雾化有重要的影响,特别是空穴现象。利用同步辐射X射线同轴相衬成像技术准确获得喷嘴几何结构尺寸,建立精确的喷嘴内部流动模型,建立起耦合喷嘴内空穴流动的耦合喷雾模型,分析喷嘴内空穴流动对燃油喷射雾化的影响。利用在高压共轨喷雾试验台架上的高压喷雾试验,验证该喷雾模型的准确性。利用该验证后的喷雾模型直接得到喷嘴结构参数,包括喷孔长径比、喷孔入口圆角半径及喷嘴压力室结构对喷雾特性的影响,得出喷孔入口圆角半径和压力室结构对喷雾的索特平均直径有较大的影响。研究结果为柴油机燃油喷射系统的优化提供了理论依据。     

软性磨料流对喷油嘴微孔锥度的加工成形研究

软性磨料流加工是解决复杂型腔零件和直径小于0.5mm的微孔结构超精密加工方法,是一种高效、经济的加工手段。本文运用Fluent软件对喷油嘴喷孔进行了软性固—液两相磨料流仿真分析,获得了喷孔近壁面处连续相与磨粒相的压强与速度分布,并且通过实验得出不同料缸压力、磨粒目径以及磨料质量分数的加工条件下对喷油嘴喷孔锥度的影响关系,为软性磨料流加工工艺和实验提供了理论依据。     

喷油嘴微孔磨粒流抛光数值模拟与试验

以喷油嘴喷孔为研究对象,采用kε固液两相Mixture湍流模型对磨粒流抛光过程中流场分布规律进行数值模拟,并通过正交试验探索了抛光压力、磨料浓度、磨粒粒径及加工时间等工艺参数对被抛光微孔表面粗糙度的影响规律。结果表明：喷油嘴微孔磨粒流单向循环抛光加工有利于改善喷孔结构;流道表面粗糙度与各加工参数均成负相关关系,且受抛光压力及磨料浓度影响显著。通过试验获得了最优参数组合,在此条件下喷油嘴微孔表面粗糙度值(Ra)由初始的1.16μm降至0.20μm。     

液力偶合器额定工况流场数值计算

基于三维多相流动理论和计算流体动力学（CFD）,采用滑动网格理论对调速型液力偶合器在额定工况气液两相瞬态流动进行数值计算,得到不同充液率下流场的速度与压力分布,并对其进行详细分析,数值计算的结果基本反映了流道内部流动的基本规律与特征,有助于指导液力偶合器的设计,提高偶合器的性能。     

喷油嘴喷孔结构参数对甲醇燃料喷射流场影响的数值模拟

针对甲醇燃料不同于汽油的物化特性以及甲醇发动机冷启动困难等问题,以甲醇发动机喷油嘴喷孔为研究对象,采用Fluent软件的气液两相VOF湍流模型对喷嘴进行了数值模拟。研究发现了喷嘴入口处曲率半径变化以及喷嘴倒锥角度变化对喷嘴流量和雾化效果有一定的影响。结果表明:在压力不变的条件下,随着入口处曲率半径增大负压层的厚度逐渐变薄,喷孔内部气相体积分数减小,质量流量增大,雾化性能变差,但是喷孔的流速随着曲率半径的增大而增加;增大喷孔的倒锥角,喷嘴出口处的流速及质量流量均减小,但是负压层变厚有利于甲醇燃料的雾化。     

限矩型液力偶合器多流动域耦合流场特性模拟

限矩型液力偶合器内部两相介质在多流动域内做着复杂的耦合流动。为掌握限矩型液力偶合器内部流动规律,更好地指导限矩型液力偶合器的设计与优化,以YOX500型限矩型液力偶合器为研究对象,采用Mixture两相流模型及RNG k-ε湍流模型对其在3种典型充液率不同工况下的流场进行瞬态模拟。结果表明:随着转速比的升高,偶合器内部流动逐渐由大环流转变为小环流,压力趋于均匀带状分布;同时对其外特性进行计算,模拟所得结果与试验结果吻合较好,证明了该方法的有效性;但该方法不能直观地体现偶合器转矩的跌落情况,因此具有一定的局限性。