直噴六孔噴油器閃急沸騰噴霧特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、缸內(nèi)直噴汽油機(jī)因具有良好的動(dòng)力性和瞬態(tài)響應(yīng)、較低的冷啟動(dòng)HC排放等優(yōu)點(diǎn)而成為國(guó)內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)研發(fā)和應(yīng)用的熱點(diǎn)。閃急沸騰噴霧可以極大的改善噴霧錐角、貫穿距及液滴索特平均直徑等噴霧特性參數(shù),從而提高噴霧霧化質(zhì)量，因而逐漸受到了內(nèi)燃機(jī)研究者的重視。
　　本文對(duì)過(guò)熱液體中的氣泡動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了研究，建立了一個(gè)完整的閃急沸騰噴霧模型，并將該數(shù)學(xué)模型在計(jì)算流體力學(xué)程序KIVA-3V中實(shí)現(xiàn)；在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展了汽油和單組分烷烴直噴六孔噴油器閃急沸騰噴

2、霧的數(shù)值模擬研究。本研究主要成果和結(jié)論如下：
　　對(duì)氣泡核化模式的研究表明：均質(zhì)核化發(fā)生需要較高的過(guò)熱度界限導(dǎo)致其在本研究的環(huán)境壓力范圍(0~0.1MPa)并不適用，而異質(zhì)核化發(fā)生所需過(guò)熱度界限在寬廣的壓力范圍(0~2MPa)內(nèi)均較低，因此核化模型僅考慮異質(zhì)核化模式。
　　對(duì)氣泡生長(zhǎng)模型的研究表明：數(shù)值模型可以在寬廣的過(guò)熱度范圍內(nèi)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)氣泡生長(zhǎng)過(guò)程，且預(yù)測(cè)精度明顯高于解析解。過(guò)熱液體在不同階段表現(xiàn)出的不同氣泡生長(zhǎng)特性，是由

3、阻礙氣泡生長(zhǎng)的表面張力、粘性力、流動(dòng)阻力和促進(jìn)氣泡生長(zhǎng)的氣泡內(nèi)外壓差、熱反饋效應(yīng)等因素相互競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。雅各比數(shù)(Ja)反映了氣泡生長(zhǎng)過(guò)渡階段受慣性力和熱傳遞影響的程度。環(huán)境壓力一定時(shí)，雅各比數(shù)越大，氣泡在表面張力控制階段的生長(zhǎng)延遲時(shí)間越短且最大加速度越大，在熱傳遞控制階段的生長(zhǎng)速度也越快。
　　對(duì)線性穩(wěn)定性分析(LSA)破碎模式的研究表明：生長(zhǎng)速度較低時(shí)氣泡破碎主要由空隙率決定，但當(dāng)生長(zhǎng)速度超過(guò)一定值，破碎空隙率隨氣泡生長(zhǎng)速度和初

4、始半徑比增加而減?。黄扑闀r(shí)間隨氣泡生長(zhǎng)速度增大和初始半徑比減小而減小。
　　直噴六孔噴油器汽油和烷烴閃急沸騰噴霧的模擬研究發(fā)現(xiàn)，隨著噴霧閃急沸騰劇烈程度增加，蒸汽濃度增加，并導(dǎo)致相同區(qū)域內(nèi)氣相溫度下降；但在冷態(tài)和閃急沸騰狀態(tài)噴霧呈現(xiàn)出相反的溫度分布規(guī)律。閃急沸騰噴霧中低壓區(qū)的形成對(duì)噴霧形態(tài)的改變有直接影響，過(guò)渡閃急沸騰狀態(tài)下會(huì)發(fā)生噴霧油束之間的靠近重疊，這是由于相鄰油束之間形成了低壓區(qū)，導(dǎo)致氣流運(yùn)動(dòng)發(fā)生；劇烈閃急沸騰狀態(tài)下發(fā)生的噴