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。     

高压共轨喷油器各孔喷油均匀性的测试与分析

设计高压共轨喷油器的测量装置,测量喷油嘴各个喷孔的喷油量,分析各喷孔喷油量的均匀性,通过测试2只高压共轨喷油器喷油嘴的各孔喷油量,对测量装置进行考核和验证;计算和分析高压共轨喷油器喷油嘴各孔喷油量均匀性对碳烟(soot)排放、指示功等的影响。结果表明:测量装置的喷油总量和重复性均满足试验要求,2只喷油器喷油嘴下排喷孔的喷油量均大于上排喷孔,转速、喷射压力以及喷射脉宽对喷油嘴各孔喷油质量均匀性均有一定影响;喷油嘴各孔喷油量不均匀会导致发动机soot排放恶化,增加局部soot浓度。     

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.     

缝隙孔式喷油嘴偶件燃油喷注雾化形态的研究

采用高速照相机对缝隙孔式喷油嘴偶件以及传统孔式喷油嘴偶件的喷注形态进行拍摄分析,发现缝隙孔式喷油嘴偶件由于喷孔为缝隙孔,喷注能形成更广的蒸汽区域,这些特点更有利于柴油机组织缸内的混合燃烧。     

交叉孔喷油嘴内部流动特性的模拟

为改善柴油机的喷雾特性,提出了交叉孔喷油嘴的结构,其特征是每个喷孔都由两个子喷孔交叉汇聚而形成.为探索交叉孔喷油嘴的内部流动特性,采用双流体模型,对一种圆孔喷油嘴和两种交叉孔喷油嘴在不同条件下的内部多相流动进行了三维CFD模拟.结果表明:交叉孔喷油嘴与常规圆孔喷油嘴内部流场结构有明显的差异,在圆孔喷油嘴中,压力在喷孔入口附近急剧下降,速度急剧上升;而在交叉孔喷油嘴中从喷孔入口到喷孔出口,压力逐渐下降,速度逐渐上升;圆孔喷嘴在空穴数较小的条件下会出现空穴,空穴区可从喷孔入口延伸到喷孔出口,而交叉孔喷油嘴内即使空穴数很小也不产生或只产生微量空穴,后者只在带盲孔扰动区的交叉孔喷油嘴发生;交叉孔喷油嘴的流量系数比圆孔喷嘴的高23%,~32%,.此外,交叉孔喷油嘴的特殊喷孔结构使其内部燃油产生冲击扰动,在喷孔出口产生了更大范围的高湍动能区,有利于促进射流雾化.     

超多喷孔喷油嘴流动特性的三维数值模拟

在超多喷孔喷油嘴中,由于存在2排喷孔,各喷孔的布置与协调更加困难.利用AVL-Fire软件对超多喷孔喷油嘴内流体的流动特性进行了模拟计算,在利用定针阀升程条件下的试验结果对模型进行了标定之后,对实际喷油过程进行了计算与分析,根据计算结果对喷孔布置进行了改进,提高了各喷孔喷油均匀性.同时,计算结果也为缸内喷雾和燃烧计算提供了边界条件.     

基于CFD的共轨喷油器各孔喷油一致性的影响因素分析

柴油机喷油嘴各孔喷油一致性直接影响到柴油机的燃烧和排放,对影响各孔喷油一致性影响因素进行研究至关重要。本文在对计算流体动力学软件空穴模型进行了标定的基础上对影响喷油嘴各孔喷油一致性的因素进行了分析。研究表明,为保证各喷孔喷油的一致性,必须严格控制针阀头部的加工精度,针阀第一锥锥偏和针阀偏心分别控制在0.005 mm和0.010 mm以内;同时需优化喷油嘴结构,降低针阀在工作过程中的偏心运动。     

喷油嘴偶件喷孔防积炭涂层的研究

通过对喷油嘴偶件针阀体喷油端的外表面及喷孔的孔壁进行防积炭涂层处理,从而防止和减少喷油嘴偶件喷油端和喷孔积炭的附着,提高喷油嘴偶件的使用性能,延长喷油嘴偶件的使用寿命,研究人员通过对该防积炭喷油嘴偶件进行流量对比试验和热机试验,验证了该喷油嘴偶件产品经过涂层处理后所表现出来的功能优势。     

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.     

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.     

高压共轨缝隙式喷油器喷雾特性的仿真研究

在相同流通截面积的条件下,运用AVL-HYDSIM软件计算圆孔式喷嘴燃油的一维流动,并将计算结果作为边界条件,运用AVL-FIRE软件对缝隙式和圆孔式喷嘴的内流场及雾化形态进行了三维仿真计算,并对仿真结果进行对比分析。分析表明:较圆孔式喷嘴,缝隙式喷嘴空穴流强度大,在喷孔出口截面上分布更均匀;缝隙式喷嘴有相对良好的喷雾性能。     

液态LPG喷射发动机喷嘴内部气穴现象的数值解析

建立了描述液态LPG燃料性质的13种物化参数的数据库,并将其编译导入通用CFD软件Fire 8.5.在验证了解析方法可行性的基础上,数值解析了液态LPG喷嘴内部在不同喷孔形状时的气穴现象,考察了气穴生成的位置、喷孔出口处的燃料体积分数的分布等.结果表明:单孔喷嘴内部的气穴发生在喷孔入口拐角处,气穴生成区域呈圆周均匀分布,并且一直延伸至喷孔出口;而双孔喷嘴内部的气穴总是发生在与垂直来流方向呈锐角分布的两喷孔入口处,随着流动的发展,气穴生成区域迅速地向喷孔中心扩散.无论是单孔还是双孔LPG喷嘴,气穴现象使得实际的喷孔流通截面积发生变化.     

2种结构喷油嘴的流体动力学(CFD)计算及试验研究

为了满足越来越严格的排放法规和经济性要求,改善柴油机混合气均匀性是有效的措施之一.特别是对于每缸2气门喷油器偏置结构的发动机,燃烧系统开发的一项重要内容是提高喷油嘴各孔流量的均匀性.应用FIRE软件,对无压力室及小压力室2种不同结构的6孔喷油器进行了三维流体动力学（CFD）计算,小压力室结构在流量系数和各喷孔流量的均匀性方面都明显优于无压力室结构.对2种结构的喷油嘴进行了试验对比,小压力室喷油器由于提高了混合气的质量,经济性优于无压力室喷油器.在HC排放量上,无压力室喷油器有很明显的优势。     

液态LPG燃料喷射过程的数值解析及可视化试验

对原通用FIRE CFD软件中的喷雾模型进行了修正、在蒸发方程中增加了由于燃料过热度而引起的蒸发量变化的项之后,将喷嘴内部流动过程的解析获得的喷孔出口的实际流通截面积、压力、流速作为计算的初始条件,数值解析了液态LPG的喷雾发展过程以及在进气歧管模型内的反射过程.并且与光学纹影试验结果进行了比较,验证r解析方法的可行性.在这个基础上,进一步考察了不同喷射压力时的LPG喷雾贯穿距离和索特平均直径(SMD),在减压沸腾现象发生时,离开喷孔出口的液滴的索特平均直径(SMD)迅速地减小.当把电控汽油机直接改装成液态LPG喷射发动机时,应考虑反射的LPG-空气混合气到达进气歧管入口可能引起的各缸间吸气干涉的问题.     

基于数值模拟的汽油机喷嘴结构优化CFD分析

以5WY-2817A汽油机喷嘴为研究对象,旨在提高该汽油机喷嘴流动特性,利用UG软件对喷嘴进行实体建模,通过喷雾稳态试验对模拟计算提供边界条件。利用AVL-FIRE软件进行喷嘴稳流三维数值计算,研究了不同压力室高度、喷孔分布直径和阀座锥角对喷孔处压力与速度的影响关系。研究结果表明,压力室高度0.2mm,喷孔分布直径1.4mm,阀座锥角43°时喷孔处燃油流动特性最佳。该结构优化可作为改善喷嘴雾化性能的最佳方案。     

基于气液两相流大涡模拟研究柴油喷射的雾化过程

采用气液两相流大涡模拟对燃油雾化过程进行数值模拟.通过建立不同的计算边界研究了喷油器结构对喷孔内流及近喷孔区域燃油雾化特性的影响.在对比分析射流结构和喷孔内外流计算结果的基础上,讨论了射流初始扰动的产生机理及燃油雾化机理.根据计算结果发现:喷油器结构对喷孔内流有重要影响,实际喷油器的复杂结构会使燃油在离开喷孔前发展为湍流,湍流是导致初始扰动具有复杂频率和振幅组成的原因.边界突变是产生喷孔出口区域轴对称初始扰动的原因,该类型初始扰动具有单一的频率和振幅.     

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。     

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。     

湿法烟气脱硫旋流喷嘴雾化特性研究

1引言石灰石/石灰-石膏湿法脱硫是目前的主流烟气脱硫工艺,其核心设备是脱硫吸收塔,较常用的塔型是喷淋塔[1]。雾化喷嘴是喷淋塔内的关键部件,雾化的优劣直接影响脱硫效率和脱硫剂的利用率。通常多用旋流压力式喷嘴,其中空心锥旋流喷嘴最为常见,系统地研究旋流喷嘴雾化特性对湿     

汽油发动机喷油器结构改进设计

为进一步提高电控喷油器的工作性能,尤其是电磁响应性能和喷射雾化性能,以阀芯动力学模型为基础,利用Star-CD流体动态模拟软件进行燃油动态模拟分析,对底座结构设计进行了改进,增加燃油在喷口前的横向流动趋势,容易产生流动涡旋,改善了燃油雾化性能。优化阀芯结构可以提高喷油器的电磁响应性能。改进前后喷油器的性能测试对比试验结果表明:改进后的喷油器电磁响应时间缩短了0.3 ms,燃油索特平均直径由95μm降至65μm,有利于排放性能的改善。以球阀结构代替针阀结构,激光焊接工艺代替精密磨削,不但提高了生产效率,还能降低制造成本。