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。     

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。     

燃油温度对柴油喷射过程影响的试验

柴油机喷嘴内部流动对喷雾有重要影响,然而燃油温度又影响着燃油的物性,进而影响喷嘴内部流动,因而研究燃油温度对柴油机喷嘴内部流动及其喷雾的影响有重要意义.在自行搭建的比例放大喷嘴可视化试验台架上,基于高速数码和长工作距离显微成像技术,获得了单孔和双孔喷嘴的内流和喷雾可视化图像,研究了流量系数、空化长度随燃油温度的变化情况以及对空化和喷雾的影响,通过对比发现,燃油温度越高,空化初生对应的喷射压力越小,空化流动阶段,同样的喷射压力下,燃油温度越高,孔内的空化分布区域越大.同时燃油温度增加,其喷雾锥角也相应变大,并观察到了"线空化"和几何诱导空化同时存在的现象.     

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.     

柴油机喷嘴内涡线空化特性的实验与数值模拟

柴油机喷嘴内涡线空化是一种不同于几何诱导空化的两相流动,对随后的喷雾雾化具有重要影响.基于可视化试验和数值模拟方法,针对两渐缩锥形孔柴油机喷嘴内部的涡线空化现象展开研究.结果表明:涡线空化有针阀-喷孔型和喷孔-喷孔型两类,它们起源并沿着旋涡核心发展,且其强度依赖于旋涡核的涡量大小.同时,针阀-喷孔型和喷孔-喷孔型涡线空...     

空化过程对柴油喷嘴内流特性的影响

利用均相平衡流模型并结合空泡动力学方程,对某试验用单孔柴油喷嘴内部的空化过程进行数值模拟,研究的工况覆盖了较宽的喷射压力范围。数值预测的结果与文献中已有的试验结果吻合较好,从而验证了所采用计算模型的可靠性。通过数值分析发现,空化的演变对喷孔内部的流动特性有着重大的影响。随着空化形态的改变,喷孔流量系数、出口动量以及喷孔出口附近流场的湍流参数呈现出明显不同的变化趋势或分布特征,进而为射流提供不同类型的初始条件。     

柴油与生物柴油不同长径比喷嘴内空穴流动的试验

在柴油机透明喷嘴内部空穴流动可视化试验台上,基于高速数码摄影和长工作距离显微成像技术,研究了不同长径比结构的透明喷嘴内柴油和生物柴油的空穴流动特性及其对喷雾的影响,分析了空化初生和水力柱塞流出现的临界点及水力柱塞流出现过程中的流动能量损失问题.研究表明:柴油和生物柴油的空穴流动形态相似,但生物柴油比柴油难发生空化,单相流阶段,柴油的流量系数高于生物柴油,空穴发展到一定阶段,生物柴油的流量系数开始高于柴油.喷孔长度越长,空化和水力柱塞流现象越难出现,在长径比结构为8的喷嘴中没有出现水力柱塞流现象.且水力柱塞流出现的瞬间,柴油的流量系数下降程度比生物柴油大,即能量损失大.     

喷油嘴空穴流动可视化及其对喷雾的影响

柴油机喷油嘴内部空穴流动很大程度上影响燃油雾化,进而影响整机排放.在比例放大透明油嘴内部空穴流动可视化试验台上,通过高速摄影和长工作距离显微成像技术,研究了不同喷射压力、针阀升程和喷孔结构对空穴流动的影响.试验观察到两类空穴现象,一类是由几何结构诱导的膜状空穴,另一类是由涡流中心低压诱导的线空穴.研究表明:提高喷射压力、增大针阀升程有利于膜状空穴发展,渐缩形喷孔则会抑制膜状空穴发展.线空穴与流场中涡流密切相关,随着喷射压力的提高,线空穴强度范围会增加.膜状空穴与线空穴均能增大喷雾锥角.     

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。     

高压共轨大功率柴油机喷油嘴内部两相流动仿真研究

用AVL-FIRE软件建立了TBD234V6高压共轨大功率柴油机喷油器喷嘴内部流动的仿真计算模型;研究了共轨大功率柴油机喷油器主要结构参数,包括喷孔直径、喷孔个数、喷孔长径比、喷射夹角等,对燃油在喷嘴内部流动的影响。分析表明：喷嘴结构参数不同会使各喷孔内气穴产生的时刻、分布区域以及强度不一致,最终影响各喷孔的流量特性,...     

高压共轨柴油机喷嘴内空化流动仿真分析

应用AVL FIRE软件对某高压共轨柴油机喷嘴内流动进行了仿真计算,获得了不同喷孔入口圆角和倾斜角下喷嘴内空化流动情况。计算结果显示:喷孔入口圆角的增大对喷孔流量系数和出口平均流速影响较小,但会显著降低出口气相体积分数。减小喷孔倾斜角会使流量系数和出口平均速度有小幅增加,出口气相体积分数降低明显,且使出口速度分布趋于均匀。     

基于CFD的柴油机渐扩形喷孔喷嘴空穴流动特性研究

柴油机喷嘴的内部流动特性直接影响到燃油的喷射和雾化,进而影响到随后的蒸发、混合和燃烧。基于喷孔形状对其内部流动特性的重要影响,将混合多相流模型与空穴模型相结合,对渐扩形喷孔喷嘴的内部流动特性进行了三维数值模拟。研究结果显示:随着喷油压力或针阀升程的增加,渐扩形喷孔喷嘴内的空化效应和液流紊乱均是逐渐增强的,喷孔的质量流量和出口平均流速均是逐渐提高的,喷油背压的增加对上述参量均具有一定的抑制作用;但与圆柱形喷孔喷嘴相比,相同喷射条件或针阀升程下,渐扩形喷孔喷嘴的质量流量和空化效应均是较高的,流量系数和出口平均流速均是较低的。     

柴油机原型喷嘴内瞬态流动的特性试验

柴油机喷嘴内的空化流动很大程度上影响燃油的雾化效果,继而影响整机的排放特性.笔者基于高速摄影技术和长工作距离显微成像技术,通过高压共轨试验系统研究原型喷嘴内的流动特性和喷雾特性.针对空化的发展进行了不同压力下的对比试验,结果表明:喷射压力越高,空化出现的时间越早,还存在喷油初期的气泡"释放"以及喷油末期的气泡"倒吸"现象;同时还观察到特殊的空化现象—线空化,并且发现线空化的出现与针阀的位置有很大关联,总结了两种不同形态的线空化发生规律.     

喷油器喷嘴结构参数对空化效应的影响

喷油器喷嘴内部的燃油的流动和空化直接影响燃油的喷射,又可造成喷嘴空蚀。基于不可压缩流体体积函数(VOF)多相流模型,模拟喷油器完整喷射周期内的燃油流动和空化特性,获得喷嘴空化形成及发展的关键区域和影响空化效应的关键结构参数,并分析其对流场及空化特性的影响规律。结果表明：较小针阀升程时,在针阀锥形表面台阶和喷孔下边缘位置处发生明显空化现象,当升程增加,空化集中分布在喷孔位置处,从倒圆处开始诱发,逐渐向下游延伸;针阀台阶夹角增大使得针阀表面台阶处和喷孔下缘的前部的局部空化增强,穴蚀更严重,且燃油流量减小,通过增大针阀座倒圆半径和喷孔直径锥度系数可有效地改善喷孔局部空化程度。     

高压共轨燃油喷嘴空穴流动的非稳态模拟

建立了船用柴油机高压共轨燃油喷嘴空穴流动的非稳态计算模型,采用AMESim模拟计算结合高压共轨燃油系统平台试验的方法对高压共轨燃油喷嘴空穴流动进行研究.研究结果表明:该方法可以较为准确地确定燃油喷射过程中喷嘴内部的压力波动;非稳态模拟可以较好地反映燃油喷射压力的波动对喷嘴内部压力分布和喷孔中燃油喷射速度的影响;在高压喷...     

喷嘴几何参数对渐缩形喷孔喷嘴流动特性影响研究

利用混合多相流空穴模型,进行了渐缩形喷孔喷嘴内三维气液两相流数值模拟,详细研究了喷孔几何参数对其内部流动特性的影响规律,并与圆柱形喷孔喷嘴进行了对比分析。结果表明,在一定变化范围内,喷孔直径、喷孔轴线与针阀轴线夹角(喷孔倾角)及喷孔入口圆角半径,对渐缩形喷孔喷嘴内的空化效应、喷孔出口平均流速、流量系数及喷孔质量流量的影响呈现出其对圆柱形喷孔喷嘴相似的影响规律;但相同条件下,当喷孔入口直径相同时,渐缩形喷孔喷嘴内的空化效应要弱于圆柱形喷孔喷嘴,喷孔出口平均流速和流量系数要高于圆柱形喷孔喷嘴,喷嘴质量流量要低于圆柱形喷孔喷嘴。     

针阀升程对乙醇柴油的空化现象及近场喷雾特性的影响

基于等比例放大透明喷嘴搭建可视化试验台,以乙醇柴油为流动介质,通过控制燃油喷射压力改变孔内燃油流动速度,对比研究了不同燃油流速下3种针阀升程(3mm、6mm和8mm)所对应的喷嘴孔内空化现象及近场喷雾形态。试验发现:喷嘴孔内空化现象随燃油流速升高依次历经无空化阶段、空化阶段(初生-发展-超空化)和柱塞流阶段;同等燃油流速下针阀升程越小,则喷嘴孔内越易发生空化,且空化现象更为强烈。喷孔流量系数随燃油流速升高呈先缓慢增大后急剧减小的变化趋势;同等燃油流速下针阀升程越大,则喷孔流量系数越大。近场喷雾锥角随燃油流速升高呈先增后减的变化趋势;在柱塞流发生之前,同等燃油流速下针阀升程越小,则近场喷雾锥角越大,且喷雾锥角峰值对应的燃油流速越小。     

喷油器喷孔结构对循环喷油量一致性的影响

针对柴油机高压共轨喷油器不同的喷孔结构参数,开展了喷油流量的一致性仿真和试验,分析了不同轨压情况下喷孔锥度(k系数)、入口圆角半径对喷油器循环喷油量的影响以及不同轨压、脉宽情况下喷孔结构对循环喷油量一致性的影响.结果表明:增大喷孔k系数和入口圆角半径可以有效抑制孔内空化现象,增大喷孔流量系数,从而增大喷油器循环喷油量;在喷孔结构相同时,增大轨压或喷油脉宽可以减小喷孔内压力波动对循环喷油量一致性的影响;增大k系数和入口圆角半径可以减小因空化现象造成的压力波动,使喷孔内部燃油压力分布更均匀,提升循环喷油量一致性.     

柴油高压喷嘴内部的压力波动与不稳定空化现象分析

利用试验测量与三维数值模拟相结合的手段对一单孔柴油高压喷嘴中的压力波动,不稳定空化现象以及二者之间的关联进行了深入地考察。分析结果显示,该喷嘴内部的压力波动会随着喷射压力的提高而变得更为剧烈,其最大频率可达到40kHz。剧烈的压力波动对喷孔空化过程的演变有着重大的影响,压力波动所对应的压力变化率的大小可以作为评价喷孔空化程度强弱的一个重要指标。另外,喷孔空化流场不同空间点上的空化气泡动力特性差异明显,空间点越靠近喷孔出口,其对应的空化气泡动力特性越不稳定,也即对压力波动越敏感。     

柴油机喷嘴喷孔内气液两相湍流场三维数值模拟

柴油机喷嘴内部空穴流动是影响喷雾特性极为重要的因素。在开发了喷嘴流动区域三维实体参数化生成软件的基础上,对完全发展了的空穴流动建立起三维空穴两相流动数学模型,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。对多孔垂直喷嘴进行了喷孔内部空穴两相湍流流动的三维数值模拟,得出喷嘴内部燃油流动的压力降基本发生在喷孔入口处,喷孔入口锐边过渡,使得该处必定出现空穴现象,且会延伸至喷孔出口,增加液流紊乱,引起燃油在喷孔出口的初次雾化。