基于比例相似性的柴油機(jī)噴嘴內(nèi)空化和水力柱塞流現(xiàn)象的試驗(yàn)研究.pdf

1、針對(duì)全球性的能源和環(huán)境問(wèn)題，當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)各種新概念燃燒方式的提出以及各種替代燃料的出現(xiàn)等都對(duì)燃油噴射系統(tǒng)的性能提出了更高要求。高噴油壓力和小噴孔直徑的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)使得開(kāi)展噴嘴內(nèi)部空穴兩相流動(dòng)特性及其對(duì)噴霧混合過(guò)程影響的研究也越發(fā)重要。基于此，本文開(kāi)展了原型透明噴嘴與比例放大5倍透明噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)的可視化試驗(yàn)，及微尺度透明噴嘴內(nèi)速度場(chǎng)的PIV測(cè)試，基于比例相似性對(duì)生物柴油及柴油不同燃油在不同結(jié)構(gòu)噴嘴內(nèi)的空穴流動(dòng)特性、特殊的水力柱塞流流動(dòng)特

2、性及其對(duì)噴霧特性的影響開(kāi)展了系統(tǒng)地研究。
　　全文主要內(nèi)容及創(chuàng)新性研究成果如下:
　　(1)采用聚碳酸酯材料開(kāi)展高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)原型透明噴嘴內(nèi)流試驗(yàn)，首次獲得燃油噴射壓力高至50MPa時(shí)隨針閥運(yùn)動(dòng)噴孔內(nèi)瞬態(tài)空穴流動(dòng)的分布圖像，并將其與比例放大5倍透明噴嘴內(nèi)的空化流動(dòng)進(jìn)行對(duì)比，揭示了空穴流動(dòng)的比例相似性。
　　(2)提出了噴孔內(nèi)空穴臨界初生的判斷方法，首次采用PIV技術(shù)實(shí)現(xiàn)了微小尺度透明噴嘴內(nèi)高速度流場(chǎng)的測(cè)試，驗(yàn)證了

3、空穴臨界初生對(duì)孔內(nèi)流動(dòng)及速度場(chǎng)分布的重要影響，推動(dòng)了噴嘴內(nèi)部流動(dòng)研究從定性研究向定量研究的過(guò)渡。
　　(3)首次研究了柴油和生物柴油在不同長(zhǎng)徑比結(jié)構(gòu)噴嘴中的空穴流動(dòng)形態(tài)及其對(duì)噴霧特性的影響，研究結(jié)論為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃用生物柴油提供了理論基礎(chǔ)。
　　(4)在比例放大5倍透明噴嘴內(nèi)流及噴霧的可視化試驗(yàn)臺(tái)上，首次對(duì)多孔噴嘴內(nèi)可能出現(xiàn)的水力柱塞流現(xiàn)象開(kāi)展了系統(tǒng)地研究，給出了水力柱塞流出現(xiàn)和消失的判斷依據(jù)，提出了水力柱塞流出現(xiàn)過(guò)程中的能量

4、損失問(wèn)題，并基于空泡動(dòng)力學(xué)理論知識(shí)對(duì)其展開(kāi)全面分析。研究得出了影響水力柱塞流出現(xiàn)與否的影響因素及一旦出現(xiàn)后對(duì)孔內(nèi)流動(dòng)和噴霧的影響特性。從而，本研究為真實(shí)燃油噴射系統(tǒng)有效規(guī)避水力柱塞流的出現(xiàn)提供了理論參考。
　　(5)首次系統(tǒng)開(kāi)展了噴射壓力降序調(diào)節(jié)過(guò)程中噴孔內(nèi)部的空穴流動(dòng)特性及其對(duì)噴霧特性影響的試驗(yàn)研究，揭示了其與噴射壓力升序調(diào)節(jié)過(guò)程中噴孔內(nèi)流動(dòng)存在的差異，為合理調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射策略提供了借鑒。
　　本文的研究成果為燃油噴