燃油温度对船用柴油机喷雾及燃烧特性影响的仿真研究

以某型船用柴油机为研究对象,通过对不同燃油温度下喷油嘴内部的流动仿真分析,对喷嘴内部的流动和空穴现象进行了研究,得到合理的喷孔出口处油滴的初始状态;通过喷雾和缸内燃烧的耦合计算,分析不同的燃油温度对柴油机燃烧及排放特性的影响规律。研究结果表明:燃油进机温度直接影响燃油喷雾、破碎、蒸发及燃烧过程,对NOx排放影响更为明显;燃油进机温度须作为柴油机燃烧系统开发试验时的试验基准之一。     

直喷式柴油机缸内涡流场中燃油喷雾的发展及其壁面限制作用的研究

本文提出了一个描述涡流场中油束喷雾发展过程的准维模型，在计算油束的偏转时，考虑了质量与动量的不均匀性，由计算中还可以得到油束着壁时的落点位置和入射角，模型计算和实验结果吻合较好，此外，在本实验数据的基础上拟合出一个描述油束前锋中心在涡流中偏转轨迹的经验公式。     

涡流室柴油机燃油与空气混合过程的三维数值计算和实验验证

通过改进ＫＩＶＡ－Ⅱ程序中的油滴破碎和喷雾碰壁两个子模型,对涡流室柴油机燃油与空气混合过程进行三维数值计算。获得了涡流室中典型截面的油滴运动轨迹和燃料蒸汽质量分数以及温度场的分布图。用激光莫尔偏折技术实测涡流室内的温度场,测试结果表明：三维数值计算与实测数据取得了定性上的一致。     

利用气体模拟技术研究直喷式柴油机的燃油喷雾特性

本文利用气体模拟技术研究了直喷式柴油机的燃油喷雾特性。研究结果表明,瞬态燃油喷雾的前端存在一个强烈的紊流混合前锋区,其后是浓度分布处于平衡状态的雾锥。雾锥轴线上的浓度随贯穿距离的增加而线性衰减;雾锥的径向浓度分布与剖面至喷孔的距离有关,对于充分发展的雾锥,径向浓度不同于稳定自由射流的浓度分布,而服从指数型分布规律。当喷雾与壁面撞击时,可观察到紊流混合过程出现一个从强化到减弱的有利于混合的过渡过程,但过量壁喷会在壁面上出现浓混合气层的堆积,恶化混合。     

偶件间隙对机械式燃油喷射系统喷射特性影响的仿真及试验研究

以某型船用柴油机机械式燃油喷射系统为研究对象,基于单套泵管嘴系统的两对偶件泄漏量占循环油量比值这一评价参数,分析偶件间隙对喷射油量、持续期、喷射压力等喷油特性的影响。采用一维冷热态仿真计算、三维流固耦合计算和平台测试方法得到偶件泄漏量占循环油量的比值并做对比分析。结果表明:仿真计算及平台实测的泄漏量占循环油量比值均小于等于0.22%;考虑偶件最大变形量时,泄漏量占循环油量的比值也不超过5%,基本可以忽略不计。从而证明:偶件间隙并不是影响机械式燃油喷射系统喷射特性的主要因素。     

船用精馏燃油冷却系统的应用

随着环保立法对船用燃油含硫量的限制,柴油机将不得不使用含硫量很低的精馏燃油;精馏燃油的低黏度成为燃油系统的最大隐患,降温成为提高燃油黏度的最主要措施;详细介绍了约克船用精馏燃油冷却系统。     

TBD620型柴油机燃油喷射特性的实验研究

为了研究TBD620型柴油机燃油雾束在燃烧室中的发展情况,构建了一套喷雾可视化系统,通过闪光摄影的方法,捕捉不同时刻燃油雾束的图像。改变燃油喷射时的压力,研究燃油喷射特性的变化,并发现了燃油喷雾碰壁的现象,从而为燃烧室的结构优化提供依据。     

轴针式喷油嘴燃油束撞击时雾化特性研究

在前期发动机台架实验和高速摄影实验的研究基础上,为进一步了解燃油束撞击法形成混合气及其在小型柴油机上实现直喷式燃烧的机理,用多次喷雾叠加摄影技术以及马尔文激光粒子分析仪对带挡块的轴针式喷油器的喷雾过程进行了研究。实验中对不同形状挡块以及不带挡块的油束形成过程进行了详细的观察,并对撞击前后的油滴滴径进行了测量。结果表明,燃油经撞击后可显著地增大油束扩散角,不同程度地影响了燃油束的贯穿度,但燃油束撞击前后的滴径变化不大。加深了对油束撞击现象、撞击油束雾化特点和混合气形成过程以及在小型柴油机内实现直喷式燃烧的认识。     

双喷油器双针阀燃油系统的计算机模拟和研究

双喷油器双针阀燃油系统是为船用发动机应用劣质燃料（重油）所设计的，已在Ｂ／ＷＬ６０ＭＣ／ＭＣＥ发动机中得到应用。为了适应不同机型和变工况的需要，建立了计算机模型，模拟燃油系统的流动过程，从而进行优化设计。管内流动的速度计算采用了ｍ系数法，充分发挥了计算机的优点；边界条件与常规燃油系统的边界条件有很大的不同，是喷射过程计算和研究的关键。文中列出了计算机模拟和计算的结果，并分析了燃油系统的结构参数对其     

新型乳化柴油喷雾特性的试验研究

通过定容弹模拟乳化柴油喷雾形成的全过程,采用高速摄影记录了不同喷油压力、喷油背压以及喷油脉宽下乳化柴油喷雾的形成过程,从喷雾锥角、贯穿距以及锋面速度3个方面对乳化柴油的喷雾特性进行了试验研究,结果表明:乳化柴油的喷雾特性与柴油基本一致,喷油压力对乳化柴油喷雾锥角和贯穿距的影响较大,喷雾背压和喷油脉宽对乳化柴油喷雾贯穿距...     

重型柴油机低温环境喷雾及蒸发特性研究

利用定容燃烧弹结合米散射法、阴影法针对喷孔直径(0.12～0.32mm)和环境温度(550～850K)对重型柴油机低温环境下喷雾特性的影响进行可视化测量。结果表明:不同于轻型柴油机,在各个喷射压力和环境压力下提高环境温度到750K时,表征重型柴油机的0.32mm喷孔下的液相燃油依然持续贯穿,无法达到准稳态或达到准稳态时贯穿距离过长而湿壁。随着环境温度增加,0.32mm喷孔下的液相燃油湿壁量减小。只有环境温度增长到850K时,燃油的蒸发作用足够强烈,液相撞壁喷雾的横向扩展长度和浮起高度才能均达到准稳态。     

某船用柴油机喷油冷却活塞内流动特性仿真

基于Ansys Fluent软件的多相流模型和动网格技术,对某船用柴油机活塞冷却油腔内的流动过程开展三维数值仿真分析,探究不同柴油机转速和喷油速度下冷却油腔内的流场分布规律.研究结果表明:润滑油进入活塞冷却油腔后其形态发生显著变化,伴随活塞上下往复运动,活塞冷却油腔内将填充足够的润滑油;随着柴油机转速的提高,润滑油填充率和捕捉率不断下降;而随着喷油速度的提高,二者不断上升,进一步强化了活塞换热能力.     

柴油丙烷混合燃料的喷雾特性的试验研究

利用高速摄像和纹影成像系统研究了柴油溶解丙烷混合燃料喷雾特性。研究了不同比例柴油/丙烷混合燃料的喷雾发展过程,归纳出柴油溶解不同比例丙烷在不同环境背压下喷雾的喷射距离、破碎长度、喷雾锥角随时间的发展规律。研究结果表明:柴油溶解不同比例丙烷混合燃料与纯柴油的喷雾特性在形态上存在较明显的差别,但是在喷射距离、破碎长度和喷雾锥角与时间及背压的关系上规律相同,即喷射距离与时间呈指数关系,破碎长度与时间呈负指数关系。喷雾锥角随背压及柴油中溶解的丙烷含量的增加而增大。     

生物柴油缸内喷雾特性的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了4102Q柴油机燃用生物柴油的喷雾特性,探讨了喷孔结构参数、针阀开启压力、生物柴油的掺混比、发动机转速、负荷和燃油温度对喷雾的贯穿距离和索特平均直径的影响规律,并与柴油进行比较,对计算精度进行了分析.研究结果表明:2种燃料的喷雾特性随上述因素的变化规律基本一致;生物柴油-柴油混合燃料的贯穿距离和索特平均直径均随生物柴油掺混比的增大而增大;相同因素条件下,生物柴油的贯穿距离和索特平均直径均大于柴油;2种燃料喷雾特性的差别是由其不同的理化特性引起的,密度和黏度是主要因素;数值模拟的精度是足够的.     

喷油压力对柴油机喷雾、混合及燃烧特性影响的数值模拟研究

基于对某型直喷式柴油机缸内工作过程的多维数值模拟,研究了喷油压力对燃油喷雾特性、油气混合特性、燃烧特性及柴油机性能的影响规律。结果表明：提高喷油压力,喷雾粒度越细,燃油蒸发速度加快,油气混合的速度和均匀度均得到改善,缩短了燃烧持续期,提高了循环热效率,但是平均压力升高率呈线性增加,影响工作过程的稳定性。     

柴油/二甲氧基甲烷混合燃料喷雾特性的研究

开展了柴油/二甲氧基甲烷(DMM)混合燃料喷雾特性的研究。研究结果表明,在相同环境压力和喷嘴直径下,随着燃料中二甲氧基甲烷掺混比例的增加,喷雾锥角增大,贯穿距离减小;环境压力的增加使得燃油喷雾锥角增大,贯穿距离度减小。对于不同燃油,喷雾锥角与环境压力均呈现θ∝p0a.15的关系;随着喷孔直径增加,喷雾锥角增大,贯穿距离增长;在非破碎段区间内各种燃料的贯穿距离与时间均成正比关系;在破碎段区间内贯穿距离与时间呈现s∝tn关系,对于柴油n=0.6,而且随着DMM含量的增加n值逐渐减小,直至纯DMM时n=0.5。     

柴油机非蒸发喷雾相似性研究

基于3种单值条件燃烧相似性规则,阐明了柴油机喷雾混合气形成过程相似性的理论依据。采用Bosch长管法和高速阴影法,试验研究了两款不同喷孔直径喷油器的喷油速率与非蒸发喷雾混合气形成过程的相似性。试验结果显示,基于3种单值条件相似规则的正规化喷油速率和喷雾贯穿距都可以相似,维持喷射压力相同的压力规则的喷雾锥角相似程度最高。当采用减小喷射压力的单值条件相似规则时,会导致小喷孔喷雾锥角和过量空气系数减小。     

燃料物性和喷油策略对船用柴油机性能和排放影响的模拟研究

采用多维数值模拟的方法系统研究了不同燃油性质和喷油策略对船用柴油机性能和排放的影响。研究结果表明:无论使用重油还是轻油,采用顺序喷射、预喷和后喷都能在降低燃油消耗率的同时降低NO_x排放;顺序喷射方案能在两个喷油器的喷射间隔为4°时达到最低的燃油消耗率;大比例预喷匹配合适的主预喷间隔容易获得较低的燃油消耗率,小比例预喷匹配合适的主预喷间隔容易获得较低的NO_x排放;后喷策略对燃油消耗率改善不明显,随着主后喷间隔增大或者后喷油量的增加,燃油消耗率均呈现增加的趋势。     

中小缸径直喷式柴油机喷雾特性的研究

本文利用激光阴影法和气体模拟方法研究了中小缸径直喷式柴油机受限喷雾特性。实验发现燃烧室壁面对油束发展的干涉对柴油机燃空混合过程具有重要影响。当油束与壁面撞击时，，出现一个强化紊流混合的过渡过程。此时喷雾锥角增大，空气卷吸率提高。当油束沿壁面发展时，存在很大的近壁浓度梯度，但由于近壁区域低紊流强度和低浓度脉动，油束在垂直于壁面方向上扩散率比空间油束径向扩散率低得多，使浓混合气集中于壁面，形成相对稳定