柴油噴霧撞壁特性的實驗和計算研究.pdf

1、對于中小缸徑柴油機來說，由于噴嘴和燃燒室壁面的距離較短，柴油噴霧與燃燒室壁面的相撞幾乎不可避免。噴霧撞壁過程對燃油的擴散，蒸發(fā)以及混合有重大的影響，進而影響燃燒過程以及污染物的排放。所以發(fā)動機燃油撞壁噴霧結構和特性的研究越來越受到研究者的重視。
　　大量研究發(fā)現，撞壁對噴霧的分布有重要影響。本文的研究旨在通過實驗以及模擬計算研究，在現代柴油機常用工況條件下，找到撞壁對噴霧的分布影響規(guī)律。所以，本文在寬廣的柴油發(fā)動機類似工況條件下利

2、用合激光誘導熒光技術(PLIEF)以及模擬計算在定容彈中定量的研究了撞壁距離(12.5-32.5mm)、充量密度(20-60kg/m3)、環(huán)境溫度(800-1100K)、噴油壓力(180-260MPa)和噴孔直徑(0.1-0.18mm)等參數對撞壁噴霧結構和特性的影響。
　　研究發(fā)現，在氣液相噴霧同時撞壁的工況條件下，液滴核(LDC)在近壁面形成一層薄薄的(1mm左右)液滴較濃區(qū)(相對遠壁面)，氣相噴霧在近壁面形成一層薄薄的約1m

3、m左右的較濃混合氣，形成近壁濃區(qū)，驗證了前人的重要結論。在氣液相噴霧同時撞壁的工況條件下氣相噴霧最大當量比(Φmax)出現在撞壁點附近，而液相噴霧不撞壁的條件下Φmax則出現在撞壁點上方的噴霧自由射流部分。
　　隨著撞壁距離的增加，氣液相噴霧撞壁時刻延遲甚至不與壁面接觸，Φ>2區(qū)間的氣相燃油質量分數減小，1<Φ≤2區(qū)間的氣相燃油質量分數增加到一定數量并保持變化不大，0<Φ≤1區(qū)間的氣相燃油質量分數逐漸增加。噴霧數值計算結果驗證了與

4、實驗結果相同的燃油分布趨勢，而通過燃燒模擬，可以發(fā)現：存在一個基于氮氧化物(NO)和碳煙(soot)排放折中的最優(yōu)撞壁距離與噴孔直徑之比(L/D)范圍使得液相燃油不與壁面接觸，Φ>2區(qū)間和0<Φ≤1區(qū)間的氣相燃油質量分數較小，1<Φ≤2區(qū)間的氣相燃油質量分數較多，NO和soot排放都較小。并根據計算結果擬合了基于NO和soot排放折中的最優(yōu)撞壁距離范圍的經驗公式，可以很好地預測不同工況下的最優(yōu)撞壁距離范圍。
　　研究還發(fā)現，液相燃