船用柴油機噴嘴內空化流動及燃油霧化機理研究.pdf

1、船用柴油機由于其功率大被廣泛地應用于大型船舶上。噴霧特性是影響船用柴油機缸內燃燒的重要因素，而在噴霧上游，噴油器內空化現象又直接影響其噴霧特性，因此為了改善噴油器霧化質量以提高船用柴油機的動力性、經濟性和排放特性，就必須對空化流動及燃油霧化機理有非常清楚的認識。
　　目前，針對空化及霧化機理的研究大都集中于普通的柴油機，而對于大功率船用柴油機的研究較少。由于船用柴油機噴油器相對于普通柴油機有著較大的噴孔直徑、較高的缸內環(huán)境壓力以及

2、較長的噴射時間，而這些因素對噴霧特性影響較大，因此針對船用噴油器研究具有重要意義。
　　本文以理論分析為基礎，采用數值模擬的方法，對噴油器噴嘴內部空化流動及燃油霧化機理進行分析，并與試驗結果對比來驗證數值模擬結果的正確性，具體工作與成果如下：
　　首先對船用噴油器進行三維建模，并對其進行網格劃分。建立柴油液體-柴油蒸汽兩相空化模型，并結合單氣泡動力學對船用柴油機噴油器內空化流動進行數值模擬?；诳焖俑盗⑷~變化對數值模擬結果進

3、行分析。結果表面：隨著噴射壓力增大，噴嘴內壓力波動越劇烈，且沿軸線方向從噴嘴入口到出口波動逐漸變大，波峰均出現在300-500 Hz之間。隨著噴射壓力增大，空化現象越明顯，流量系數變小，但質量流率增大。
　　其次，本文首次提出噴霧初始參數公式，基于空化結果，將初始參數計算公式應用于霧噴霧數值模擬中。通過建立基于 Samagorinsky-Lilly大渦模型、O'Rourke液滴碰撞模型以及WAVE液滴破碎模型，研究噴射壓力對霧化特

4、性的影響。結果表明：噴霧初期貫穿距與時間成正比，而噴霧中后期，貫穿距增大的速度逐漸減緩；船用柴油機由于較大的噴孔直徑和噴油壓力，使其霧化具有較大的噴霧錐角和貫穿距；噴霧體積隨噴射壓力的提高而變大，船用柴油機射流邊緣出現的塊狀結構會回到噴霧主體內，而噴霧頭部塊狀則保持本來的形狀不變；索特平均直徑隨著噴射壓力的提高而變小，每提升20MPa噴射壓力，索特平均直徑減小約9％。
　　最后將數值模擬結果與試驗對比，發(fā)現模擬的油束圖像及貫穿距均