乙醇/柴油混合燃料喷雾粒度分布特性研究

采用激光粒度分析仪对乙醇/柴油混合燃料稳态自由喷雾粒度分布进行了试验研究,并就不同喷油压力、喷孔直径对乙醇、柴油及乙醇/柴油混合燃料稳态自由喷雾粒度分布的影响进行了对比研究。试验结果表明:各种燃料喷雾索特平均直径(SMD)的空间分布沿喷雾轴线均呈逐渐减小的趋势,其中柴油喷雾的SMD在20～40μm范围内变化,乙醇喷雾较柴油喷雾具有更小的SMD,且其空间分布较为均匀;随着乙醇含量的增加,乙醇/柴油混合燃料喷雾的SMD不断减小,其SMD大小和空间分布均匀性介于柴油喷雾和乙醇喷雾之间。     

生物柴油自由喷雾特性的数值模拟和试验研究

运用三维CFD软件,建立了生物柴油和柴油自由喷雾的计算模型,计算了两种燃料自由喷雾的贯穿距离和液滴的索特平均直径,模拟了喷雾的发展历程;利用高速摄影装置,拍摄了两种燃料自由喷雾历程的照片.对两种燃料的喷雾特性进行了比较分析,对喷雾特性差异的成因进行了探讨.研究结果表明:模拟计算与高速摄影试验结果基本一致;生物柴油喷雾的贯穿距离和索特平均直径均较柴油的大,喷雾锥角较柴油的小;燃料的密度、粘度和挥发性的差别是导致喷雾特性差异的主要因素.     

燃油温度对喷雾特性的影响研究

以KIVA-3V为基础,研究了在定容室喷雾条件下,燃油温度对喷雾气液相贯穿距、气相总体积及气相混合气燃空当量比分布的影响。研究结果表明:随着燃油温度的升高,喷雾的液相及气相贯穿距缩短,蒸发喷雾在径向上的扩展明显增强,喷雾蒸发的气相体积几乎呈线性增加;在燃油温度为293K时,喷雾中气相混合气燃空当量比小于1的油气质量占所蒸发总油气质量的90%以上,而燃空当量比大于2的油气质量近乎为零;但当燃油温度达530K时,喷雾中气相混合气燃空当量比大于2的油气质量约占所蒸发油气总质量的70%。     

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.     

生物柴油喷雾特性的数值模拟

根据可视化试验的结果,利用计算流体力学的方法对生物柴油和柴油的喷雾进行模拟,建立了三维仿真模型,并验证了模型的正确性.利用该模型研究了生物柴油和柴油的喷雾特性,计算了不同喷孔直径对喷雾贯穿距离、索特平均直径等的影响.研究结果表明:生物柴油的雾化特性与柴油不同,柴油的雾化特性更好;减小喷孔直径缩短了生物柴油的喷雾贯穿距离,而且有助于液滴的破碎和雾化.     

喷雾的格子气模型及其数值模拟研究

本文尝试性地将格子气自动机理论引入内燃机喷雾计算中，通过建立２维格子气的喷雾理想模型，对喷雾场在时间、空间和速度进行离散化，对单个介质粒子作拉格朗日跟踪，对流场节点作欧拉描述，最后计算出喷雾液滴的质量分布。这种方法是在对流体力学中非线性现象研究的基础上产生的，将流场离散成大量抽象的流体微观粒子，这些粒子在规则（或不规则）的离散网格空间，根据一定的法则相互作用和移动，在热力学极限下，通过统计平均来逼近Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程。文中阐述了这种方法的特点，并提出有待于完善和深入研究的问题。     

DME闪急沸腾喷雾特性的试验与数值模拟研究

在压力定容室内,利用数字粒子图像速度场仪(DPIV)对二甲醚(DME)闪急沸腾喷雾特性,以及DME和柴油的常规喷雾特性开展了试验研究;建立了适用于DME闪急沸腾喷雾的宏观现象学模型,并将该模型与KIVA程序相耦合,藉此对DME闪急沸腾喷雾特性进行了数值模拟.研究结果表明:与柴油常规喷雾相比,DME闪急沸腾喷雾贯穿距较短,但喷雾锥角较大;喷雾初始段的计算值与试验测量值吻合较好,但喷雾后期的吻合程度稍差.计算研究表明:DME闪急沸腾喷雾体前端两侧存在着明显的涡环结构,喷雾场中DME的气相浓度大幅度高于柴油喷雾的气相浓度,且其索特平均直径(SMD)比柴油小得多.     

直喷式柴油机喷雾碰壁混合的三维数值模拟及实验研究

本文介绍了利用气体流动燃油喷雾混合的大型微机化软件包ＣＦＦＳＭ进行的多种形态喷雾碰壁混合过程的三维数值模拟。为了验证理论工作的精度,进行了必要的实验研究。     

利用气体模拟技术研究直喷式柴油机的燃油喷雾特性

本文利用气体模拟技术研究了直喷式柴油机的燃油喷雾特性。研究结果表明,瞬态燃油喷雾的前端存在一个强烈的紊流混合前锋区,其后是浓度分布处于平衡状态的雾锥。雾锥轴线上的浓度随贯穿距离的增加而线性衰减;雾锥的径向浓度分布与剖面至喷孔的距离有关,对于充分发展的雾锥,径向浓度不同于稳定自由射流的浓度分布,而服从指数型分布规律。当喷雾与壁面撞击时,可观察到紊流混合过程出现一个从强化到减弱的有利于混合的过渡过程,但过量壁喷会在壁面上出现浓混合气层的堆积,恶化混合。     

直喷式柴油机喷雾混合特性研究的综述

本文主要论述直喷式柴油机喷雾混合特性研究的发展过程及前景，提出了今后应以改进和进一步深入研究的问题。     

双通道气流式喷嘴加压雾化的实验研究

研究了双通道气流式喷嘴加压雾化过程.使用M alvern激光测粒仪测量了不同环境压力下索特平均粒径的分布.实验结果表明:当气液质量比不变时,索特平均粒径与环境压力的n次幂成正比,n的范围大约在0.3~0.9之间,并且n随气液质量比的增大而增大;当环境压力不变时,索特平均粒径随着气液质量比的增大而减小.     

关于喷雾流动蒸发燃烧的数值模拟研究

采用欧拉气相方程和拉格朗日液滴方程,同时耦合化学反应,对喷雾流动、蒸发、燃烧进行模拟,分析了喷雾液滴的分布、液滴贯穿距离、索特平均直径、放热率等。通过与试验结果的对比表明:计算能很好地预测蒸发和非蒸发喷雾的油滴贯穿距离以及燃料蒸气的贯穿距离;高温高压下喷雾的自燃着火,燃烧迅速扩散。对计算结果的分析表明:高温高压下容易产生二次破裂;在火焰前锋附近,局部放热量大,产生了预混燃烧,而喷雾液核区域的燃油燃烧是由湍流扩散控制的。     

二甲醚喷雾碰壁数值模拟与试验研究

基于离散液滴模型（DDM）,结合柴油机实际工作情况,建立了喷雾碰壁的数学模型.将该模型与KIVA程序耦合,对多种形态的喷雾碰壁进行了模拟计算.在压力定容室内,利用高速摄影机对二甲醚（DME）和柴油进行了喷雾碰壁的试验研究.将模拟与试验结果进行了对比分析,并考察了碰壁角度、碰壁距离等对DME碰壁过程的影响.获得了DME喷雾碰壁特性的一般规律;在同样条件下,DME喷雾体的壁面扩展度和油膜厚度均比柴油小,说明DME比柴油蒸发速度快,雾化质量好.     

LPG碰壁喷雾的试验及数值模拟研究

基于离散液滴模型(DDM),并结合柴油机实际工作情况,建立了喷雾碰壁的数学模型.将该模型与KIVA程序耦合,对多种形态的喷雾碰壁进行了模拟计算.在压力定容室内,利用PIV高速摄影技术对液化石油气(LPG)和柴油的碰壁喷雾过程进行了试验研究.将模拟与试验结果进行了对比分析,并着重考察了碰壁角度对燃料碰壁过程的影响,获得了LPG喷雾碰壁特性的一般规律.与柴油相比,在同样条件下,LPG能在壁面上溅起较厚的液滴雾层,且溅起的液滴尺寸较小,在壁面上附着的油膜厚度较薄,说明LPG比柴油蒸发速度快,雾化质量好;随着碰壁喷雾倾斜角的增大,2种燃料在碰撞点壁面附近所产生的液滴数显著减少.     

直喷式柴油机喷雾碰壁混合的三维数值模拟及实验研究

本文介绍了利用气体流动和燃油喷雾混合的大型微机化软件包GFFSM进行的多种形态喷雾碰壁混合过程的三维数值模拟。为了验证理论工作的精度 ,进行了必要的实验研究。为此 ,作者自行研制了一台可加压、加温、可变涡流比 ,能做静、动态喷雾试验 ,流场试验 ,真空状态试验的定容压力室试验装置。采用高速摄影研究了喷雾碰壁的燃油分布状态及其规律     

针阀导向面直径对喷油器宏观特性的影响

在喷射压力一定的情况下,燃油的雾化质量及油注的形态在很大程度上就取决于喷油器内各部件的结构尺寸以及特性参数.文中选取针阀导向面直径作为结构特性参数,分析其对喷油器宏观特性的影响.发现减小针阀导向面直径时:主喷射期内可以减小针阀的波动、消除二次喷射,有利于喷射过程的稳定;基本不影响油束形态和分布情况,还有效降低了油滴的索特平均直径,提高了燃油雾化质量.因此,适当减小针阀导向面直径,可以提高喷油器的整体性能.     

基于时间分割法的柴油机交叉孔喷油嘴喷雾场粒子特性

采用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对柴油机V形交叉孔油嘴和单孔油嘴的喷雾场粒子特性进行测量,通过时间分割法对测量结果进行深入分析.结果表明,在喷雾轴向Z=40,mm的位置上,靠近喷雾轴线的区域内两种交叉孔油嘴与单孔油嘴的粒径大小差别不大,但随着测量点的径向坐标增大,交叉孔油嘴的粒子直径逐渐小于单孔油嘴.在Z=60,mm位置上,与单孔油嘴的结果相比,两种交叉孔喷油嘴的粒子算术平均直径(AMD)和索特平均直径(SMD)更小.同时,交叉孔的交叉角增大会对液滴的进一步细化起促进作用,相比于单孔油嘴,交叉孔2喷油嘴的粒子AMD和SMD减小了近30%.对时间分割法划分的4个阶段粒子特性进行分析发现,F阶段的粒子速度高达70,m/s,喷射过程中的系统数据率较低,PDPA的大量粒子信息均来自于喷油结束的T阶段,此时粒子速度为零.交叉孔喷油嘴的扇状喷雾结构对油气混合的促进作用使粒子AMD随时间变化而不断减小.同时,与喷雾内侧相比,在喷雾外侧两交叉孔喷油嘴之间的粒径差异变小,相对于单孔喷油嘴,在粒径方面的优势变得明显.     

二甲醚和柴油喷雾特性的数值模拟分析

在定容室内对二甲醚和柴油的喷雾特性进行了数值模拟，研究了计算网格、破碎模型和环境条件对喷雾特性的影响，比较了二甲醚和柴油的喷雾特性，并与实验值进行了比较。研究结果表明：二甲醚的喷雾贯穿距和索特平均半径(SMR)比柴油小，受蒸发的影响比柴油大。     

汽油缸内喷射喷雾特性的三维数值模拟

用三维计算流体力学软件模拟了汽油缸内喷射的静态喷雾特性 ,研究了燃烧室压力、初始液滴直径和喷雾锥角对喷雾特性的影响 ,并与试验结果进行了比较。研究结果表明 :燃烧室压力、初始液滴直径和喷雾锥角对喷雾特性有较大影响