燃油温度对生物柴油喷雾特性影响的模拟

运用新近开发的生物柴油物性预测模型,对大豆生物柴油喷雾模拟研究所需物性进行了系统预测,并将大豆生物柴油添加到开源模拟软件KIVA-3V的燃料库中.基于KIVA-3V软件,研究了柴油机后喷工况(环境温度为800~1400,K,环境密度为1.2~3.0,kg/m3)下,燃油温度对生物柴油喷雾特性的影响规律.模拟结果表明:随着燃油温度的增加,生物柴油的液相贯穿距减小,燃油气相质量分数和索特平均直径增大;生物柴油燃油温度每增加50,K,其液相贯穿距降低约10%,;燃油温度为473,K的生物柴油的喷雾特性与燃油温度为373,K的柴油基本相同.     

强化混合条件下乙醇柴油和柴油的喷雾混合特性

通过可视化定容燃烧弹试验台,采用纹影法研究了强化混合条件对乙醇柴油(E 20)和柴油喷雾混合特性的影响,喷油压力为50~200,MPa,燃油温度为343~423,K.试验表明:随喷油压力提高,喷雾锥角略有减小,但喷雾贯穿距和喷雾体积显著增大,喷雾的油气混合速率大幅提高;随燃油温度增加,喷雾锥角、喷雾贯穿距和喷雾体积变化不大,喷雾混合速率变化不明显.尽管乙醇的挥发性高于柴油,但添加乙醇对柴油喷雾的贯穿距和喷雾锥角影响不大.E 20喷雾贯穿距略小于柴油,喷雾锥角比柴油的约大5%,卷吸的空气体积比柴油稍大,燃空当量比小于柴油,形成稀混合气所需的时间更短.降低氧体积分数将使燃空当量比增大.提高喷油压力和掺混乙醇是加快柴油喷雾稀混合气形成速率的可行方法.     

空气辅助直喷汽油机缸内喷雾特性的试验

为了解直喷汽油机缸内气流运动对喷雾特性的影响,利用定容弹及缸筒全透明式光学发动机进行了相关试验,并利用三维计算流体力学软件模拟了缸内的气流运动情况,分析了缸内气流运动、燃油喷射时刻及发动机转速等对空气辅助直喷喷嘴喷雾特性的影响.结果表明:进气气流对喷雾场有明显的吹偏作用,其作用通过引入喷雾半锥角及喷雾锥角偏移度的概念来反映;随着燃油喷射时刻推迟,进气气流对喷雾场的吹偏作用逐渐减弱,喷雾锥角偏移度随之减小,而喷雾的贯穿距离不断增大;进气气流的流速随着发动机转速的下降而降低,其对喷雾场的影响也随之减弱,喷雾锥角、喷雾半锥角及喷雾锥角偏移度均随之减小,但喷雾贯穿距离的变化并不显著.     

生物柴油缸内喷雾特性的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了4102Q柴油机燃用生物柴油的喷雾特性,探讨了喷孔结构参数、针阀开启压力、生物柴油的掺混比、发动机转速、负荷和燃油温度对喷雾的贯穿距离和索特平均直径的影响规律,并与柴油进行比较,对计算精度进行了分析.研究结果表明:2种燃料的喷雾特性随上述因素的变化规律基本一致;生物柴油-柴油混合燃料的贯穿距离和索特平均直径均随生物柴油掺混比的增大而增大;相同因素条件下,生物柴油的贯穿距离和索特平均直径均大于柴油;2种燃料喷雾特性的差别是由其不同的理化特性引起的,密度和黏度是主要因素;数值模拟的精度是足够的.     

引射比对生物柴油斯特林发动机喷雾特性影响的仿真研究

基于斯特林发动机的喷雾特性,建立了某斯特林发动机旋流引射、喷雾的数学物理模型,模拟了高背压下生物柴油斯特林发动机在不同引射比下的喷雾过程。研究发现:生物柴油喷雾锥角随引射比的增大而增大,大引射比下的喷雾油束前端出现了明显的凹型回缩锋面;引射比越大,喷雾贯穿距越小;增大引射比,液滴速度增大,索特平均直径减小,粒径方差减小。高背压下,增大引射比能增大燃油混合气的空间分布,提高喷雾雾化效果。     

燃烧室内喷雾两相流场数值研究

采用贴体曲线网格、RNG k-e湍流模型和随机轨道法计算了火焰筒内的喷雾两相流动,构造了包括旋流器在内的主燃烧室计算网格,计算了5种旋流器下的主燃烧室的气流场和喷雾场,分析了不同旋流器对喷雾场和气流场的影响,以及喷雾对气流场的影响,并与实验结果进行了对比。结果显示旋流器叶片角度增大或者外内旋流器流量比的增加,都会导致液滴的喷雾锥角增大。喷雾使气流场的速度减小,旋流强度降低,随着旋流器叶片角度增加或者外内旋流器流量比的增加,喷雾场对气流场的影响增大。提出了主燃烧室内旋流器设计的改进方案。     

掺混乙醇和水对柴油喷雾燃烧特性的影响

采用预燃式定容燃烧弹系统,可视化研究了掺混乙醇和水对柴油冷态喷雾、蒸发喷雾及燃烧等特征的影响规律.结果表明:掺混乙醇和水会使混合燃油黏度增大,从而使乙醇柴油和掺水乳化柴油冷态喷雾的扩展能力明显低于纯柴油;乙醇和水在高温下的微爆或汽化,不仅能增强混合柴油喷雾的扩展能力,同时也可以促进液滴的分裂,强化油、气的混合;在喷雾燃烧中,3种燃油的滞燃期为纯柴油乙醇柴油掺水乳化柴油,这表明乙醇和水的掺入均会抑制柴油的着火,延长滞燃期;乙醇的加入能提高柴油的燃烧效率和燃烧温度并使碳烟的氧化速率增大;水分的加入则可降低燃烧温度和碳烟的生成,加上水煤气反应能促进碳烟的消亡,从而使乙醇柴油和掺水乳化柴油的碳烟排放均比纯柴油小;在上游低温区,掺水乳化柴油的燃烧速度最小,纯柴油最大,在下游高温区则相反,掺水乳化柴油的燃烧速度最大,纯柴油最小,这表明随着环境温度的增高,水分微爆和蒸发对喷雾和燃烧的促进作用越来越显著.     

溶气对不同燃油喷雾特性的影响

对溶有甲烷(CH4)的煤油和柴油稳态喷雾特性进行了试验研究,并对两者的试验结果进行了对比分析。结果表明,溶气对燃油的雾化有正反两方面的影响,它与CH4的浓度、喷嘴的L/D值、燃油的性质有关;柴油和煤油试验结果的规律相似,但促进雾化的临界浓度值不同;由于溶气的膨胀作用,在喷嘴出口处形成均匀的喷雾,喷雾锥角急剧增大;CH4的浓度较大时,燃油雾化粒子分布规律向小粒径方向移动,浓度较小时,向大粒径方向移动;低粘度的燃油有助于增强溶气对燃油雾化的促进作用。     

定容弹中船机相似工况下燃油雾化特性的数值研究

确定了柴油喷雾参数,确保该参数下模拟贯穿距与试验数据吻合较好;然后基于验证的喷雾模型,研究了不同喷油角度时涡流对喷雾形态、贯穿距、燃油蒸发质量和液滴平均粒径(SMD)的影响,以及不同燃油温度和环境温度在涡流作用下对柴油喷雾贯穿距、蒸发质量和液滴平均粒径(SMD)的影响;最终得出优化喷雾特性的策略。结果表明:涡流方向与喷雾方向相反或垂直时,涡流作用可以抑制喷雾轴向贯穿距发展;涡流与喷雾相切时,涡流可以促进喷雾轴向贯穿。涡流能够增强液滴与环境气体的相互作用,增加燃油蒸发质量,降低液滴平均直径。在涡流作用下不同燃油温度和环境温度对燃油贯穿距影响不大,提高两者可以使蒸发质量增加,两者对液滴平均直径的作用不同:燃油温度提高,喷油过程中SMD的峰值增加,最终SMD变化不大;环境温度提高,SMD的峰值和最终值都下降。当400K燃油以涡流切向喷射到温度为900K的环境气体中时,能够实现最优的雾化特性。     

车用柴油机燃油喷雾的研究发展

详细描述了柴油机燃油喷雾领域的国内外研究现状,并在此基础上分析了柴油机燃油喷雾领域中面临的几个关键问题——柴油喷雾的可视化测试技术研究、柴油喷雾中的空气卷吸运动分析、CFD喷雾模型的持续完善,这些关键问题的解决也预示着对柴油机燃油啧雾的更深一步的认识,同时比较分析了研究喷雾特性的实验设备,指出设计更加类似柴油机真实工作环境的光学设备是深入理解柴油机缸内过程的关键.     

柴油机喷雾模型的发展及应用

对柴油机燃油雾化过程进行了简要分析,并简单介绍了喷雾数值计算基本思想和喷雾模拟中应用较多的各种物理模型的类型及特点,详细说明了喷油器内部燃油流动对后续喷雾过程造成影响的原因。同时对目前常用的ELSA喷雾模型不同算法的特点进行了分析比较．并对未来喷雾模型的发展方向进行了展望。     

簇孔式喷油嘴喷雾雾化特性的研究进展

燃油喷雾雾化特性直接影响燃烧,从而也极大地影响了柴油机的各项性能,而喷嘴在很大程度上决定了燃油的喷雾雾化特性。本文基于现有研究文献,介绍了簇孔式喷油嘴的概念及其喷雾雾化特性,通过与传统单孔喷嘴的比较实验,阐述了簇孔式喷嘴的在喷雾贯穿距离,喷雾锥角,雾化能力等喷雾特性上的独特优势。这一新型喷嘴的提出与应用,对改善喷雾雾化与燃烧,提高发动机性能具有重大意义。     

Spray characteristics and controlling mechanism of fuel containing CO2

This paper presents studies of spray characteristics and controlling mechanism of fuel containing CO₂. Using diesel fuel containing CO₂ gas, experiments were conducted on diesel hole-type nozzles and simple nozzles. The steady spray and transient spray characteristics were observed and measured by instantaneous shadowgraphy, high-speed photography, phase Doppler anemometry (PDA) and LDSA respectively. The effects of CO₂ concentration in the fuel, the injection pressure, the nozzle L/D ratio, surrounding gas pressure and temperature on the atomization behavior and spray pattern were evaluated. The results show that the injection of fuel containing CO₂ can greatly improve the atomization and produce a parabolic-shaped spray; and the CO₂ gas concentration, surrounding gas pressure, temperature and nozzle configuration have dominant influences on spray characteristics of the fuel containing CO₂. New insight into the controlling mechanism of atomization of the fuel containing CO₂ was provided.     

启喷压力对直喷式柴油机燃烧的影响

作者介绍了启喷压力对采用低惯量喷油器的直喷式柴油机性能影响的研究结果。通过采用激光全息和高速摄影等技术对燃油喷雾与气缸内燃烧过程的观察与分析，揭示启喷压力与燃油喷雾，混合气形成，扩散燃烧间的重要关系。根据研究结果，提出了直喷式柴油机采用低惯量喷油器启喷压力的一般方法。     

LPG溶入柴油的喷射雾化特性研究

在燃油溶气雾化原理的基础上，利用数码照相机拍摄了LPG溶入柴油的喷雾空间形态，计算和分析了喷雾液滴的平均直径、尺寸分布以及液滴尺寸累积体积分布的特征直径和发散度。结果表明，LPG混入柴油，喷雾角增大，油粒细小均匀，燃料的雾化质量明显改善，在较低的喷射压力下可以获得理想的雾化效果，从而改善柴油机的烟度排放。     

基于CFD的耦合喷嘴内部流动燃油喷射过程仿真研究

利用CFD软件对TBD234共轨柴油机的喷油器内流场进行流体动力学仿真;对燃烧室进行实体建模,建立喷雾燃烧模型;将内流场的计算结果作为喷雾模型的边界条件,完善喷雾燃烧模型,使模型考虑喷嘴的结构及喷孔内部的燃油流动特性对雾化的影响.对喷雾过程进行拍照试验,将各个时刻的FIRE仿真喷雾图像和试验得到的喷雾图像进行比较,验证...     

不同型号柴油的空穴特性及燃油雾化的研究

利用模拟的方法对不同型号类型柴油（-20#,-10#,0#,10#）的空穴特性做了研究,同时分析了空化特性对燃油雾化的影响,并且对计算模型做了验证.结果表明-20#,-10#,0#,10#柴油空穴程度依次增强.空穴大的燃油,喷孔出口空穴湍动能增强,流速较大.10#柴油相对其他柴油容易产生空穴.空穴也会影响喷孔截面流场分布,油束会偏离喷孔轴线.     

Impact of alternative fuel properties on fuel spray behavior and atomization

In order to verify and solve the problem of NOx and PM emissions, it is necessary to directly observe the internal combustion chamber of a diesel engine. Many studies have been performed in recent years to verify the macroscopic and microscopic behavior of the injected fuel spray because observing it is not easy due to the difficulties of the experiment. Researchers have investigated the spray characteristics for various diesel injector nozzles over a wide range of temperatures and pressure, but there is lack of evaluation for the spray characteristics for biodiesel. At a time when rapid rise of fuel prices and depleting hydrocarbon resources of the world have forced us to look for alternative fuels biodiesel produced by transesterification of non-edible vegetable oils is promising to be an important additive/substitute to petro diesel. Biodiesel being an oxygenated and sulfur-free fuel leads to more complete combustion and lower emissions. But, the energy content or net calorific value of biodiesel is less than that of diesel fuel; also it has higher viscosity and density, than diesel fuel. A considerable improvement in these properties can be obtained by mixing diesel and biodiesel and then using the blends. Biodiesel and biodiesel/petro diesel blends, with their higher lubricity levels, are increasingly being utilized as an alternative. Present paper analyzed the correlation of injection parameters that will affect the spray characteristics of biodiesel. Observations for analyzing the effect of injection parameters on spray cone angle, break up length and fuel penetration were made. Finally the performance and emissions tests were studied. Atomization and vaporization of fuel are greatly influenced by viscosity and density of fuel and these properties are temperature dependent. Thus fuel inlet temperature plays a very important role in fuel atomization process. At higher temperature viscosity of fuel decreases which enhances the atomization of biofuels.     

Controlling Mechanism and Resulting Spray Characteristics of Injection of Fuel Containing Dissolved Gas

ＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｓｍaｎｄＲｅｓｕｌｔｉｎｇＳｐｒａｙＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＩｎｊｅｃｔｉｏｎｏｆＦｕｅｌＣｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ＤｉｓｓｏｌｖｅｄＧａｓＨｕａｎｇＺｈｅｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｏｗｅｒＭａｃｈｉｎ?..