喷射参数对燃油闪急喷雾特性的影响研究.pdf

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1、第45卷第1期小型内燃机与车辆技术2016年2月SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDVEHICLETECHNIQUEV01．45No．1Feb．2016喷射参数对燃油闪急喷雾特性的影响研究周乃君王元杜志环张诗典(中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083)摘要：基于FLUENT程序建立了燃油闪急雾化的计算模型，对油温、喷射压力及喷嘴直径等参数对喷雾特性的影响进行了数值模拟。研究结果表明：在燃油闪急喷雾过程中，升高温度可有效地减小液滴索特尔平均直径，使燃油分布更加均

2、匀细化；小直径喷嘴有利于改善雾化质量；但是提高喷射压力所起的作用并不显著。关键词：内燃机闪急沸腾喷射数值模拟中图分类号：TK411+．12文献标识码：A文章编号：2095—8234(2016)01—0027—05NumericalStudyontheFlashBoilingSprayCharacteristicsInducedbyDifferentInjectionParametersZhouNaijun,WangYuan,DuZhihuan,ZhangShidianSchoolofEnergy

3、ScienceandEngineering，CentralSouthUniversity(Changsha，Hunan，410083，Hunan)Almtract：AsimulationmodelforfuelflashboilingsprayWasestablishedbymeansofFLUENTsoftware．Theeffectsoffueltemperature，injectionpressureandinnerdiameteronfuelinjectionspraycharacter

4、isticswerenumericallysimulated．Resultsindicate：Infuelflashboilingsprayprocess，therisingtemperatureeffectsondecreasingthedropletdiameter，andimprovingthefuelspraydistribution；SprayqualityCanbeimprovedbyusingasmall-diameternozzle，whiletheeffectofinjecti

5、onpressureonthisimprovementislimited．Keywords：Engine，Flashboilingspray，Numericalsimulation引言1计算模型的建立及验证燃油雾化作为内燃机燃烧的关键环节之一，直接影响了发动机的动力性、经济性、排放性及寿命。燃油喷雾是一个复杂的物理过程，其中油温、喷射压力及喷嘴直径等参数都会影响燃油的破碎、碰撞、聚合以及分裂雾化过程，进而影响燃油喷雾的速度场、粒径场及浓度场分布。高温燃油的闪急雾化技术，能够使液滴分裂破碎得更加均

6、匀细化，改善了燃油在气缸内的时空分布，显著地改善了发动机的燃烧特性及排放特性㈣。本文借鉴国内外燃油闪急雾化技术的最新进展，采用数值模拟方法对喷射参数对燃油闪急沸腾喷雾特性的影响进行系统研究。L1数学模型燃油的闪急沸腾喷雾是一个复杂的气液两相流动过程，按已有数学模型，本文需要用到的质量守恒、动量守恒及能量守恒等基本控制方程及标准湍流模型均参阅文献【3】。破碎模型采用基于Reitz和Bracco的圆柱射流不稳定理论发展而来的WAVE模型[41。雾化模型则采用平口喷嘴雾化模型(plain—orific

7、eatomizer)，喷嘴内部认为是空穴流流动形态阁。下面给出雾化模型中空穴数、流量系数、喷出速度以及喷嘴喷射角度的表达式Is]。作者简介：周乃君(1963一)，男，教授，博士生导师。主要研究方向为内燃机燃烧与排放。小型内燃机与车辆技术第45卷K=血二址(1)Pt—p2式中：p。为上游压力，P：为下游压力(雾化背压)，P，为液体的饱和蒸汽压力。cd=——=；m==(2)A、／铂(pl-p2)式中：pl为液体粘度，赢为通过喷嘴的液体质量流率，A为喷嘴截面积。u：堑＆{生望垒(3)coVe(p,-p

8、2)式中：Cc为收缩系数，表示收缩后的流体面积与实际截面积之比。争=tan。1【等√箸孚J㈩式中：以为环境相空气密度，cA为经验系数，可由实验测定。蒸发模型包括液滴加热与冷却、液滴蒸发及液滴沸腾模型，液滴沸腾模型如下[61：巫盟：出啬(1+0．23RV'丽d)In【l+芈】(5)p，pao％L7埯1式中：c一为气相定压比热，pp为液滴密度，也为气相导热率，砟为液滴温度，凡为连续相温度，k为汽化潜热，Red为以颗粒直径为定性尺寸，颗粒与流体的速度差定义的雷诺数。离散相与连续相交替求解，双耦合计算中