柴油机喷雾过程空穴现象的可视化研究

通过回顾国内外先期对于柴油机喷雾的空穴研究成果,指出了研究中的放大喷嘴尺寸、改变试验环境等方法所存在的不足之处.介绍了对于喷雾过程的空穴有借鉴作用、目前运用于水中空穴的研究方法;介绍了运用激光光源的测试手段和X射线光源的测试方法,以及中子射线对于实际喷嘴的研究思路.研究结果表明:采用同步辐射相衬成像技术的空穴测试方法在研究喷雾空穴特性上具有极大优势,中子射线照相技术在透视喷嘴方面具有独到之处.     

柴油机喷嘴内部空穴临界初生现象的试验研究

将高速摄影和长工作距离显微成像技术应用在可视化试验台上,开展了喷嘴几何结构对空穴临界初生现象的试验研究。试验结果显示,较小的针阀升程会抑制空穴的出现,较大的喷孔长径比会因为流动损失的增加而使得空穴很难出现,较大的喷孔倾斜角会促进喷嘴内部空穴的出现。同时,通过大量的试验研究,将针阀升程,喷孔长径比和喷孔倾斜角对空穴初生点的影响关系整理得到了空穴临界初生的预测公式,且具有较高的精度。     

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。     

基于中子成像技术环路热管的可视化试验研究

基于中子成像(NR)技术对铜-丙烯环路热管(LHP)在不同加热功率(0、5和10 W)下的运行进行了可视化研究。结果表明:在加热功率为5 W时蒸发器内液体工质在减少,冷凝器能够充分冷凝,液体管线充满液体工质;在加热功率10 W时热管内部冷凝的液体工质量在减少,蒸发器开始出现烧干现象;环路热管能够成功启动并稳定运行,且随加热功率增加启动时间减少;LHP在5 W时内部的气液分布使得传热性能最佳,在10 W时风扇的强制对流并不能达到充分冷凝的效果,导致热管热阻增大,性能变差;LHP运行过程中气体管线部分存在残留液体工质,这会减少LHP的工质实际循环量,降低其传热性能。     

柴油机孔式喷油嘴内空穴流动的模拟分析

利用混合多相流体模型加空穴模型的方法,模拟了柴油机孔式喷油嘴稳定喷射时嘴内的空穴流动现象,分析了空穴在喷油嘴内形成机理及其分布情况。基于这一模型进一步分析了喷射压力、背压和喷孔长径比、喷孔入口圆角比、非轴对称喷孔等几何结构参数对喷孔内空穴分布的影响。通过模拟计算可知,提高喷射压差和减小喷孔入口圆角半径都可以提高空穴强度,同时也发现提高喷孔长径比可以使空穴在喷孔出口截面上分布更为均匀。从燃油空穴雾化理论的角度出发,空穴强度的提高以及在出口截面上的均匀分布都有利于燃油的破碎雾化。     

喷油压力波动对喷嘴内空穴发展影响的CFD分析

柴油机喷嘴内部空穴流动是造成喷孔出口燃油初次雾化的重要原因之一,影响喷雾特性,进而影响柴油机的燃烧及排放性能.而实际柴油机喷油系统中的喷油压力往往存在波动,使得喷嘴内部空穴流动现象更为复杂.针对垂直多孔喷嘴,利用混合多相流空穴模型,进行了喷嘴内部气液两相瞬态流动的三维数值模拟,深入分析了不同频率及不同波形的入口压力波动对喷嘴内部流动空穴发展过程的影响.分析得出,空穴有其自己的时间和长度尺度.     

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。     

柴油机孔式喷嘴内部空化现象的数值模拟

采用Fluent软件的混合多相流模型和空化模型,对柴油机孔式喷油嘴稳定喷射时喷嘴内部的空化流动现象进行了数值模拟,得到了空穴在喷油嘴内的分布情况,进一步分析了喷孔直径和喷孔长径比等几何结构参数对喷孔内空穴分布的影响。结果表明,增加喷孔直径和提高喷孔长径比可以使空穴在喷孔出口截面上分布更为均匀。     

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.     

柴油与生物柴油不同长径比喷嘴内空穴流动的试验

在柴油机透明喷嘴内部空穴流动可视化试验台上,基于高速数码摄影和长工作距离显微成像技术,研究了不同长径比结构的透明喷嘴内柴油和生物柴油的空穴流动特性及其对喷雾的影响,分析了空化初生和水力柱塞流出现的临界点及水力柱塞流出现过程中的流动能量损失问题.研究表明:柴油和生物柴油的空穴流动形态相似,但生物柴油比柴油难发生空化,单相流阶段,柴油的流量系数高于生物柴油,空穴发展到一定阶段,生物柴油的流量系数开始高于柴油.喷孔长度越长,空化和水力柱塞流现象越难出现,在长径比结构为8的喷嘴中没有出现水力柱塞流现象.且水力柱塞流出现的瞬间,柴油的流量系数下降程度比生物柴油大,即能量损失大.     

柴油机喷油器内部空化流动的数值模拟研究

柴油机喷油器内部的空化流动现象对燃油雾化、燃烧及排放有重大的影响,而针阀运动又直接影响着喷油器内部空化流动的生成与发展。为此,运用欧拉双流体法对喷油器内部流动进行气、液两相流的动态模拟研究,分析了不同针阀升程下喷孔内部空化分布及发展情况。研究结果表明,针阀上升和下降过程中,喷孔内空化流动变化剧烈;针阀升程稳定时,喷孔内空化流动相对稳定;喷孔入口增加倒角,可以有效缓解喷孔内的空化现象。     

柴油机喷孔内部空化效应的可视化实验研究

柴油机喷孔内空化现象显著影响燃油雾化质量.针对目前广泛应用的VCO型喷嘴,设计大尺度透明喷嘴稳态实验系统,全面研究了无量纲数、雷诺数、喷嘴射流参数和结构参数对喷嘴内空化过程的影响.结果表明,空化数对空化剧烈程度影响显著,雷诺数对空化剧烈程度影响小于空化数;射流参数直接影响流体流动状态,增大入口压力、减小出口压力和针阀升程能使喷孔内的空化现象显著增强;结构参数决定喷孔内流动形式,增大喷孔倾角、直径和长径比,采用入口圆角等措施会抑制空化的产生.     

基于可视化温度场分析的柴油机缸内燃烧过程研究

在一台视窗上置式柴油机可视化实验装置上用高速摄像机记录下缸内燃烧过程的火焰照片,应用三基色法计算了缸内燃烧温度场.结果表明,用三基色法分析的缸内温度场分布与实际情况相一致；结合示功图曲线对柴油机着火和燃烧过程进行了分析,得到的结果符合柴油机实际着火和燃烧过程的发展规律.燃油在高温缺氧情况下会发生裂解形成较高温度的较大碳粒,影响相应零部件的使用寿命和发动机性能.     

柴油机缸内速度场可视化的一种方法

本文以燃烧理论为基础,阐述进行柴油机后处理可视化的意义,提出在VC＋＋6．0开发平台下,利用OpenGL图形开发工具,进行柴油机缸内工作过程中速度场三维可视化的一种方法,对柴油机缸内工作过程研究有一定的指导意义。     

柴油机缸内速度场可视化的一种方法

本文以燃烧理论为基础,阐述进行柴油机后处理可视化的意义,提出在VC 6.0开发平台下,利用OpenGL图形开发工具,进行柴油机缸内工作过程中速度场三维可视化的一种方法,对柴油机缸内工作过程研究有一定的指导意义。     

柴油机喷油器喷孔空泡雾化的研究

作者对柴油机喷孔空泡雾化的特性进行了研究，分析了喷孔内空泡产生的机理，并建立了计算模型。该模型考虑了喷射压力、喷孔几何结构、燃烧室条件、孔内流动损失与空穴因素，为喷雾的多维模拟提供了准确的初始条件。三维数值模拟计算结果表明，空泡雾化促进了喷孔出口液核的分裂，加剧了喷束的二次雾化，以考虑空雾化模型为计算初始条件，其在喷射速度、液滴尺寸（SMD）和贯穿距的计算结果更符合实际喷雾测量。     

喷油嘴喷孔夹角的优化设计对柴油机性能的影响

这是为改进喷油嘴喷孔夹角与燃烧室形状间的匹配而提出的一种喷孔夹角设计与计算方法。通过在R100系列柴油机上的试验,证实了采用优化设计的喷油嘴能有效地降低燃油消耗率和排气烟度。为直喷式柴油机燃烧室与喷油嘴的合理匹配提供了一条有效途径,对直喷式柴油机性能改进和提高起到重要作用。     

柴油机模型喷孔内空化与空蚀特性试验研究

在真实喷油器空蚀试验基础上,利用X射线CT扫描检测到了喷嘴内微量空蚀。为获得空化对空蚀的具体影响,搭建了可同时获得喷孔内空化区域和空蚀区域及形貌的可视化试验装置,采用高速摄影技术和电镜扫描(SEM)技术,针对一个矩形喷孔内空化流动和空蚀特性进行试验研究。结果表明:喷射压力越高,喷孔内空化发展越充分,并出现了单相流、不完全空化流、超空化流和水力回流4种不同流态;云空化脱落呈现出一定的循环周期性,且喷孔下游空蚀区与云空化脱落溃灭区非常吻合。结合壁面附近空化区与液相区交界处存在的空蚀现象,推理云空化脱落溃灭和冷凝溃灭是喷孔内空蚀形成的两大因素。     

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.