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文檔簡介
1、低溫燃燒概念是實現(xiàn)內(nèi)燃機高效、低污染燃燒的新途徑,對于柴油機而言,噴霧噴射、霧化、蒸發(fā)、卷吸過程是影響整個燃燒過程的重要環(huán)節(jié)。本文設(shè)計開發(fā)了復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光測試系統(tǒng),在定容燃燒彈內(nèi)可模擬1100K環(huán)境溫度和60kg/m3環(huán)境密度的噴霧環(huán)境,可實現(xiàn)對氣、液相柴油噴霧濃度場和氣相溫度場的定量研究。本文使用復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)在定容燃燒彈內(nèi)定量研究了單次和兩次噴射時噴霧發(fā)展過程,并在此基礎(chǔ)上研究環(huán)境密度對噴霧結(jié)構(gòu)和特性的影響。
根據(jù)
2、噴霧結(jié)構(gòu)參數(shù)特性,以及燃油噴射率、液滴蒸發(fā)率和環(huán)境氣體卷吸率之間的關(guān)系,可以把噴霧的發(fā)展過程分成三個階段。噴霧發(fā)展初期,噴霧氣液相同時產(chǎn)生并一起向前貫穿,此時液滴蒸發(fā)較慢,氣相當(dāng)量比小于2;噴霧發(fā)展中期,液滴蒸發(fā)速率逐漸增加,液相貫穿達(dá)到最大貫穿距離時,蒸發(fā)速率與燃油噴射速率達(dá)到動態(tài)平衡,而液滴蒸發(fā)在氣相噴霧內(nèi)部形成大量當(dāng)量比大于2的過濃混合氣,環(huán)境氣體還來不及稀釋;噴霧充分發(fā)展期,液相穩(wěn)定在最大貫穿距離處,氣相繼續(xù)貫穿,環(huán)境氣體對噴霧
3、氣相的稀釋作用顯著,當(dāng)量比大于2的過濃混合氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸下降。噴霧發(fā)展過程中,氣液相噴霧濃度場和氣相溫度場表現(xiàn)出明顯的分層現(xiàn)象。噴霧濃度由噴霧外圍到內(nèi)層從0逐漸增大到最大值,氣相噴霧溫度由噴霧外圍到內(nèi)層從環(huán)境氣體平均溫度逐漸下降到最低值。
將噴霧分兩次噴射時,每次噴射的燃油量較少,蒸發(fā)形成的氣相也少,兩次噴射之間的停噴階段為油氣充分混合提供充足時間。因而采用兩次噴射可有效降低當(dāng)量比大于2的過濃混合氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù),提高當(dāng)量比小于1
4、的稀混合氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù),這樣有利于減少燃燒過程中soot的生成量。
環(huán)境密度對噴霧的破碎、霧化和氣液相貫穿有很大影響。提高環(huán)境密度可以促進噴霧沿徑向的發(fā)展,噴霧頭部體積變大;可減小氣液相貫穿距離,減少或避免燃油濕壁;可加快噴霧發(fā)展,改善充分發(fā)展階段氣相噴霧頭部均勻性;可提高液滴蒸發(fā)速率,使過濃混合氣燃油質(zhì)量分?jǐn)?shù)峰值出現(xiàn)的時刻提前,為后期噴霧混合提供充足時間。但環(huán)境密度過高,噴霧貫穿距離太短,嚴(yán)重限制油氣混合及環(huán)境氣體的充分利用。
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