基于FIRE的电控喷油器喷嘴内流特性仿真研究.pdf

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1、第42卷第1期2013年2月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUsrnONENGINEANDMOTORCYCLEV01．42No．1Feb．2013基于FIRE的电控喷油器喷嘴内流特性仿真研究张晓怀1胡平2(1一海军工程大学船舶与动力学院湖北武汉4300332一海军91251部队高速机教研室)摘要：电控喷油器喷嘴结构及内流特性不仅决定着喷雾质量，而且影响着喷油特性。由于喷孔内部流动具有流动空间极小、高速强湍流运动和瞬态性等特点，使得直接观察和测量喷孔内的流动情况变得相当困难。本文利用AVL公司开发的FIRE软件，采用多相流模型，对4种不同结构喷嘴的内流场进行

2、了多维数值模拟，研究了非轴对称喷嘴结构参数对喷孔内流场及喷嘴质量流量的影响。关键词：柴油机共轨系统喷嘴内流数值模拟中图分类号：TK413．8+4文献标识码：A文章编号：1671—0630(2013)01—0046—05SimulationStudyontheNozzleInternalFlowCharacteristicsofElectronicInjectorBasedonFIREZhangXiaohuail，HuPin921一ShippingandPowerAcademy，NavyUniversityofEngineer(Wuhan，Hubei，430033，China)

3、2一TeachingandResearchSectionofHighSpeedMachine，91251ArmyofNavyAbstract：Thestructureofnozzleandinternalflowcharacteristicsofelectronicinjectornotonlydecidethequalityofspray，butalsoinfluencecharacteristicsofinjection．Nozzleinternalflowhasthecharacteristicsofminimalspaceofflows，high-speedstron

4、gturbulencemotionandtransientproperty，whichmakesitverydiffi—culttoobserveandmeasureflowconditionsinnozzledirectly．UsingFIREsoftwaredevelopedbyAVLCompa—ny，andapplyingmultiphaseflowmodel，multi-dimensionalnumericalsimulationonflowfieldinfourdifferentstructurenozzlesisperformed，andtheeffectsofs

5、tructureparameterofnonaxisymmetricalnozzleonnozzlein-ternalflowfieldandnozdemassflowarestudied．Keywords：Dieselengine，Commonrailsystem，Nozzleinternalflow，Numericalsimulation引言电控喷油器油嘴内部的流动是一个非常复杂的流动问题。近年来，许多学者在这方面开展了大量的研究工作，其结果表明柴油机喷嘴内部的流动状态对喷雾特性有着显著的影响‘1川。鉴于喷油器喷嘴内部结构及流动的复杂性，不太容易直接观察和测量喷孔内部的流

6、动状态，基于CFD的多维数值模拟被越来越多地运用于喷嘴内流特性的研究中。多维数值模拟方法可以详细地描绘喷嘴内部流场的变化，得到常规试验方法很难获得的结果。通过分析喷嘴结构参数对燃油作者简介：张晓怀(1963一)，男，副教授，主要研究方向为船舶动力及热力系统的科学管理。第1期张晓怀等：基于FIRE的电控喷油器喷嘴内流特性仿真研究47在喷孔内部流动特性的影响规律，可以大大减少试验的次数和节省经费，还可以为喷油器喷嘴的设计和优化提供可靠的依据。1数学模型柴油机喷油嘴内的流动属于气液两相流体问题。对于这样的两相流动问题，主要有两种模拟方法：一是欧拉一欧拉法，它是一种模拟多相流问题的通

7、用方法；另一种是欧拉一拉格朗日方法，对于两相流问题，将其中一种流体作为连续性的流体，采用欧拉方法求解，另一种流体则作为离散性的流体，采用拉格朗日方法求解。本文使用CFD来进行喷油嘴内流的计算，软件中多相流模型是基于欧拉一欧拉方法旧』。1．1守恒方程1)质量守恒方程警+V·a舢。=∑n(1)V’1=1．1≠k式中：I

8、}=1，⋯，N，a。是第k相的体积分数，且满足，v芝：Ot。=1，P。是第k相的密度，％是第k相的速度，n。k=1代表k相和Z相界面上的质量交换率。2)动量守恒方程—00_t驴-k—Vk+一