直噴汽油機噴嘴孔內(nèi)空化瞬態(tài)發(fā)展及其影響射流破碎的機理研究
發(fā)布時間：2022-01-05 20:27
為進一步優(yōu)化燃燒效率、瞬時響應特性及燃燒過程可控性,新一代缸內(nèi)直噴汽油機（GDI）燃油噴射壓力被提高至35MPa,且50MPa超高壓噴射系統(tǒng)已經(jīng)進入研發(fā)階段。雖然GDI噴射壓力仍遠低于柴油機,但由于汽油飽和蒸汽壓高于柴油(Psat|汽油≈80kPa,Psat|柴油≈30kPa),更易發(fā)生空化,因此其燃油噴射過程噴孔內(nèi)極易出現(xiàn)類似柴油機的空化多相流態(tài),進而對噴孔流量和射流破碎造成顯著影響。在這種背景下,以噴孔內(nèi)瞬時空化多相流態(tài)為起點,對GDI燃油噴射過程進行研究,明晰噴孔內(nèi)空化現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展、潰滅及形態(tài)變異等瞬時演變機理,充分考慮空化效應對噴孔流量及瞬時噴霧特性的影響,可以實現(xiàn)更為精確可靠的GDI超高壓燃油噴射過程控制。本文以GDI噴油器臨界空化數(shù)一維數(shù)學模型構(gòu)建為切入點,在揭示GDI噴孔內(nèi)存在空化多相流態(tài)的基礎(chǔ)上,結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)與陰影成像可視化試驗,圍繞兩個科學問題展開研究——“空化形態(tài)瞬時演變機理及其對霧化過程的影響機制”與“不凝性氣體對空化強度的影響機制及空化強度的主動控制方法”。為證明以噴...
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：194 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
液態(tài)燃油霧化過程三大影響因素
圖 1.2 燃油噴射和霧化過程研究起點前移示意目前新一代 GDI 汽油機噴射系統(tǒng)油壓可達 35MPa，以進一步優(yōu)化燃燒效率時響應特性和燃燒過程可控性，且 50MPa 的超高壓噴射系統(tǒng)已經(jīng)進入研發(fā)，在這種超高壓噴射條件下，GDI 噴油器噴孔內(nèi)不可避免地出現(xiàn)以空化現(xiàn)象因的復雜多相流態(tài)，從而對噴孔出口流量、射流破碎及缸內(nèi)混合氣形成產(chǎn)生
并充分考慮其對噴孔流量和噴霧特性的直接影響，進而明晰 GDI 噴高壓噴射條件下的流量和噴霧特性，為 GDI 超高壓燃油噴射過程的全面燃燒系統(tǒng)優(yōu)化奠定堅實的理論基礎(chǔ)，如圖 1.2 所示。2 空化的基本原理和分類空化現(xiàn)象在自然界和工業(yè)領(lǐng)域普遍存在。這一概念最早在船舶動力領(lǐng)：1893 年及其后的數(shù)年中，英國的一條驅(qū)逐艦和一條汽輪機船先后在航然發(fā)生航速下跌，檢查發(fā)現(xiàn)是由于螺旋槳槳葉被擊穿，而這正是空化現(xiàn)象導 1.3 所示即為一個典型的螺旋槳槳葉被空化泡擊穿案例；1897 年，英rnaby 在研究船舶螺旋槳推進效率嚴重下降問題的過程中，參考了 Reynold旋槳上壓力降低至真空時，將有空氣被吸入”的分析，將擊穿螺旋槳槳葉水動力學現(xiàn)象定義為空化(Cavitation)，這是空化這一概念第一次被正式32]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]車用內(nèi)燃機技術(shù)發(fā)展趨勢[J]. 蘇萬華,張眾杰,劉瑞林,喬英俊. 中國工程科學. 2018(01)
[2]燃油溫度對柴油噴射過程影響的試驗[J]. 何志霞,張鑫,陶希成,張文權(quán),陳舟. 內(nèi)燃機學報. 2017(05)
[3]柴油機原型噴嘴內(nèi)瞬態(tài)流動的特性試驗[J]. 張正洋,何志霞,郭根苗,孫申鑫,陶希成. 內(nèi)燃機學報. 2017(02)
[4]柴油噴孔內(nèi)云空化的試驗和大渦模擬[J]. 何志霞,紀長浩,陳馭航,郭根苗. 內(nèi)燃機學報. 2016(06)
[5]柴油機噴孔內(nèi)空化過程與流動特性研究[J]. 仇滔,宋鑫,雷艷,徐慧. 農(nóng)業(yè)機械學報. 2016(09)
[6]高壓噴射條件下非常態(tài)燃油噴嘴內(nèi)部空化流動特性[J]. 劉琦,歐陽光耀,楊昆,孫宇鵬. 農(nóng)業(yè)機械學報. 2016(06)
[7]基于拉格朗日方法的非定�？栈鲃友芯縖J]. 趙宇,王國玉,黃彪,吳欽,王復峰. 工程力學. 2015(09)
[8]出口壓力對柴油噴油器流量特性影響的試驗研究[J]. 仇滔,馮祥,雷艷,代賀飛,徐慧,張傳霞. 兵工學報. 2015(05)
[9]基于CFD的柴油機漸擴形噴孔噴嘴空穴流動特性研究[J]. 鄭躍偉,崔慧峰. 內(nèi)燃機. 2015(02)
[10]柴油機雙層多孔噴油嘴內(nèi)部空穴兩相流動研究[J]. 王謙,李念,何志霞,閆毅,張亮. 江蘇大學學報(自然科學版). 2015(02)
博士論文
[1]柴油機噴嘴結(jié)構(gòu)對噴霧特性的影響研究[D]. 顏學升.江蘇大學 2013
[2]柴油機噴嘴內(nèi)空化效應的機理及射流破碎特征的研究[D]. 張軍.天津大學 2010
碩士論文
[1]柴油機噴嘴內(nèi)線空化特性及其對燃油噴射與噴霧影響的研究[D]. 孫申鑫.江蘇大學 2018
本文編號：3571020
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：194 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
液態(tài)燃油霧化過程三大影響因素
圖 1.2 燃油噴射和霧化過程研究起點前移示意目前新一代 GDI 汽油機噴射系統(tǒng)油壓可達 35MPa，以進一步優(yōu)化燃燒效率時響應特性和燃燒過程可控性，且 50MPa 的超高壓噴射系統(tǒng)已經(jīng)進入研發(fā)，在這種超高壓噴射條件下，GDI 噴油器噴孔內(nèi)不可避免地出現(xiàn)以空化現(xiàn)象因的復雜多相流態(tài)，從而對噴孔出口流量、射流破碎及缸內(nèi)混合氣形成產(chǎn)生
并充分考慮其對噴孔流量和噴霧特性的直接影響，進而明晰 GDI 噴高壓噴射條件下的流量和噴霧特性，為 GDI 超高壓燃油噴射過程的全面燃燒系統(tǒng)優(yōu)化奠定堅實的理論基礎(chǔ)，如圖 1.2 所示。2 空化的基本原理和分類空化現(xiàn)象在自然界和工業(yè)領(lǐng)域普遍存在。這一概念最早在船舶動力領(lǐng)：1893 年及其后的數(shù)年中，英國的一條驅(qū)逐艦和一條汽輪機船先后在航然發(fā)生航速下跌，檢查發(fā)現(xiàn)是由于螺旋槳槳葉被擊穿，而這正是空化現(xiàn)象導 1.3 所示即為一個典型的螺旋槳槳葉被空化泡擊穿案例；1897 年，英rnaby 在研究船舶螺旋槳推進效率嚴重下降問題的過程中，參考了 Reynold旋槳上壓力降低至真空時，將有空氣被吸入”的分析，將擊穿螺旋槳槳葉水動力學現(xiàn)象定義為空化(Cavitation)，這是空化這一概念第一次被正式32]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]車用內(nèi)燃機技術(shù)發(fā)展趨勢[J]. 蘇萬華,張眾杰,劉瑞林,喬英俊. 中國工程科學. 2018(01)
[2]燃油溫度對柴油噴射過程影響的試驗[J]. 何志霞,張鑫,陶希成,張文權(quán),陳舟. 內(nèi)燃機學報. 2017(05)
[3]柴油機原型噴嘴內(nèi)瞬態(tài)流動的特性試驗[J]. 張正洋,何志霞,郭根苗,孫申鑫,陶希成. 內(nèi)燃機學報. 2017(02)
[4]柴油噴孔內(nèi)云空化的試驗和大渦模擬[J]. 何志霞,紀長浩,陳馭航,郭根苗. 內(nèi)燃機學報. 2016(06)
[5]柴油機噴孔內(nèi)空化過程與流動特性研究[J]. 仇滔,宋鑫,雷艷,徐慧. 農(nóng)業(yè)機械學報. 2016(09)
[6]高壓噴射條件下非常態(tài)燃油噴嘴內(nèi)部空化流動特性[J]. 劉琦,歐陽光耀,楊昆,孫宇鵬. 農(nóng)業(yè)機械學報. 2016(06)
[7]基于拉格朗日方法的非定�？栈鲃友芯縖J]. 趙宇,王國玉,黃彪,吳欽,王復峰. 工程力學. 2015(09)
[8]出口壓力對柴油噴油器流量特性影響的試驗研究[J]. 仇滔,馮祥,雷艷,代賀飛,徐慧,張傳霞. 兵工學報. 2015(05)
[9]基于CFD的柴油機漸擴形噴孔噴嘴空穴流動特性研究[J]. 鄭躍偉,崔慧峰. 內(nèi)燃機. 2015(02)
[10]柴油機雙層多孔噴油嘴內(nèi)部空穴兩相流動研究[J]. 王謙,李念,何志霞,閆毅,張亮. 江蘇大學學報(自然科學版). 2015(02)
博士論文
[1]柴油機噴嘴結(jié)構(gòu)對噴霧特性的影響研究[D]. 顏學升.江蘇大學 2013
[2]柴油機噴嘴內(nèi)空化效應的機理及射流破碎特征的研究[D]. 張軍.天津大學 2010
碩士論文
[1]柴油機噴嘴內(nèi)線空化特性及其對燃油噴射與噴霧影響的研究[D]. 孫申鑫.江蘇大學 2018
本文編號：3571020
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