内/外交叉孔喷嘴内部和近场流动特性的试验

为认识内/外交叉孔喷嘴的内部空穴流动和近场喷雾特性,采用常规圆孔、外交叉孔和内交叉孔三种孔型的喷嘴在不同喷射压力、子喷孔交叉角度及出口中心距下进行了比例放大的喷嘴内部流动与喷雾近场可视化试验。试验结果表明:不同于圆形喷孔的近轴对称射流,内/外交叉孔喷嘴由于燃油的内/外部碰撞冲击作用,射流主要在与两个子喷孔中心线所处平面正交的平面(扩散面)上径向扩散,形成扇形射流。外交叉孔喷嘴喷雾扩散最为显著,其在扩散面上的液滴分散到喷嘴以下180°范围内,内交叉孔喷嘴扩散次之,两者扩散效果均远强于常规圆孔。此外,随喷射压力的提高,常规圆孔喷嘴在0.30MPa左右产生空穴,并迅速发展为水力柱塞流状态;外交叉孔喷嘴也在0.30MPa左右产生空穴,并逐渐发展至喷孔出口附近,但至1.0MPa也未出现水力柱塞流状态;内交叉孔喷嘴内始终无空穴产生。     

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.     

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。     

喷油嘴偶件喷雾特性计算分析

将喷油嘴内部空穴流动和喷雾计算耦合在一起,首先进行了喷油嘴内部流动计算,然后将喷油嘴内部流动计算结果作为边界条件进行喷雾模拟,包括计算所得到喷孔出口处的速度、空穴、湍流动能等,通过此方法研究了喷油嘴偶件结构参数,如喷孔K系数、喷孔人口圆角半径等对喷雾特性的影响规律;同时,研究了喷孔加工误差(喷孔粗糙度)、喷油压力、背压等对喷雾特性的影响.结果表明:喷油压力、背压、K系数和喷孔入口圆角半径对喷雾特性影响较大.     

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。     

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.     

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。     

喷油压力波动对喷嘴内空穴发展影响的CFD分析

柴油机喷嘴内部空穴流动是造成喷孔出口燃油初次雾化的重要原因之一,影响喷雾特性,进而影响柴油机的燃烧及排放性能.而实际柴油机喷油系统中的喷油压力往往存在波动,使得喷嘴内部空穴流动现象更为复杂.针对垂直多孔喷嘴,利用混合多相流空穴模型,进行了喷嘴内部气液两相瞬态流动的三维数值模拟,深入分析了不同频率及不同波形的入口压力波动对喷嘴内部流动空穴发展过程的影响.分析得出,空穴有其自己的时间和长度尺度.     

柴油机孔式喷油嘴内空穴流动的模拟分析

利用混合多相流体模型加空穴模型的方法，模拟了柴油机孔式喷油嘴稳定喷射时嘴内的空穴流动现象，分析了空穴在喷油嘴内形成机理及其分布情况。基于这一模型进一步分析了喷射压力、背压和喷孔长径比、喷孔入口圆角比、非轴对称喷孔等几何结构参数对喷孔内空穴分布的影响。通过模拟计算可知，提高喷射压差和减小喷孔入口圆角半径都可以提高空穴强度，同时也发现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。从燃油空穴雾化理论的角度出发，空穴强度的提高以及在出口截面上的均匀分布都有利于燃油的破碎雾化。     

喷油嘴偶件内部流动特性的研究

以SAC型喷油嘴为基础研究了喷油嘴偶件的几何结构,如喷孔k系数、喷孔入口圆角半径、喷孔直径、压力室容积等对喷油嘴流动特性的影响;同时,研究了喷孔加工误差,如喷孔粗糙度、喷孔形状误差、喷孔位置误差等对喷油嘴流动特性的影响.结果表明:k系数和喷孔入口圆角半径对喷油嘴流动特性影响最大.     

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。     

基于背压的柴油机喷嘴内部空穴流动试验研究

在自行搭建的比例放大透明喷嘴内部流动可视化试验台上,采用高速数码摄像和长工作距离显微成像技术,研究了不同背压条件下喷嘴喷孔内部单相流及空穴两相流的流动特性。研究结果表明:喷油压力一定时,背压逐渐升高会使喷孔内的空穴分布区域逐渐减小,直至消失,流动也由空穴两相流转变为单相流;较高的背压会增加空穴初生的难度,空穴初生对喷孔前后压差要求也更高,同时喷孔出口的燃油平均速度也更高;相同压差下,较高的背压对单相流阶段造成的流动损失较大,对空穴两相流阶段造成的损失则较小。     

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.     

生物柴油对喷油嘴喷孔内部流动影响的仿真研究

应用三维CFD软件对纯大豆生物柴油与常规柴油在喷油嘴喷孔内部的流动进行数值仿真,模拟得到不同压力条件下两种燃油的质量流量、空穴分布、喷孔出口动量和有效喷射速度。计算结果表明:相同压力条件下,生物柴油密度较大,导致质量流量比常规柴油高;并且由于其较大的黏度使临界空穴条件更严格,因此相同压力条件下空穴强度低于常规柴油;同时生物柴油的喷孔出口动量与有效喷射速度也较小,而两者的流量系数与面积系数相差不大。综上所述,预测纯生物柴油的油气混合过程比常规柴油差。     

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。     

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。     

喷油嘴内流特性与喷雾特性研究及结构优化

结合柴油机喷油嘴内部流动和喷雾数值计算模型,基于支持向量机构建了喷油嘴性能代理模型,研究了喷油嘴结构参数对内部流动和空化现象及喷雾特性的影响,并通过多目标遗传算法NSGA—Ⅱ对喷油嘴结构进行了多目标优化.结果表明:喷孔直径从0.10 mm增大到0.20 mm,喷孔出口质量流量增大336.31％,孔内产生剧烈空化现象,喷...     

柴油高压喷嘴空穴流动的非稳态模拟

以船用高压共轨燃油喷射系统及其匹配的电控燃油喷嘴为对象,建立了柴油高压喷嘴空穴流动的非稳态计算模型。采用高压共轨燃油系统平台试验结合AMESim模拟的方法,对柴油高压喷嘴的空穴流动进行研究。研究结果表明:该方法可以较准确地确定燃油喷射过程中喷嘴内部的压力波动;电磁阀脉宽、喷孔数、喷射压力和喷孔直径对燃油喷射过程的影响较显著,喷孔夹角和长径比的影响较小;为了满足匹配发动机的功率需求,当喷孔直径为0.36mm时,喷孔数应为9～10,当喷孔数为8时,喷孔直径应为0.38～0.40mm。     

船用柴油机高压喷嘴空穴流动的瞬态数值分析

利用CFD软件对某型船用柴油机高压喷嘴内部的瞬态流动进行了数值研究,计算得到了不同喷孔参数和不同共轨压力下喷嘴内部的液相速度、压力、湍动能以及气相体积分数（空穴）的分布情况。结果表明,在相同轨压下小孔径喷孔可以加强液柱表面的初始扰动水平,增强液柱的初次破碎能力,有利于燃油雾化;高的共轨压力加大了气液两相间的相对速度,有助液柱的初次破碎。