柴油机喷雾特性常用测试技术.pdf

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1、2010年第5期(总第119期)内燃机与动力装置I．c．E&Powerplant2010年10月【综合评述】柴油机喷雾特性常用测试技术杨永广1。刁艳涛2。尹政1。胡永梅3，程勇1(1．山东大学能源与动力工程学院，山东济南250061；2．山东菏泽华星油泵油嘴有限公司，山东菏泽274000；3．济南柴油机股份有限公司，山东济南250306)摘要：概述了各种柴油机喷雾特性测试技术的基本原理，重点介绍了喷雾特性的现代测试技术，特别是激光全息技术，比较了几种测试技术的优越性、局限性以及适用性，并讨论了喷雾测试技术的发展前景，以期为

2、柴油机喷雾特性的测试提供参考思路。关键词：柴油机；喷雾特性；测试技术中图分类号：TK421．2文献标志码：A文章编号：1673—6397(2010)05-0001一06MeasurementTechnologyofDieselSprayCharacteristicsYANGYong—guan91，DIAOYan—ta02，YINZhen91，HUYong—mei3，CHENGYon91(1．SchoolofEnergyandPowerEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，Ch

3、ina；2．HezeHuaxingFuelInjectionCo．，Ltd．，Heze274000，China；3．JinanDieselEngineCo．，Ltd．，Jinan250306，China)Abstract：Inordertostudythespraycharacteristicsofdieselengines，severaltestingprinciplestomeasttI'ethespraycharacteristicsarepresentedinthispaper，especiallyfortheLa

4、serHologramTechnique．Theadvantages，limitations，andtheadaptabilityofthesetechniquesarecompared．Thediscussionsofapplicableprospectonthistechniqueprovideareferenceforthefuturetests．KeyWords：DieselEngine；SprayCharacteristics；MeasurementTechnology91言信息。柴油机喷雾特性，主要包括喷雾锥角

5、、贯穿度、分裂长度和雾化微滴尺寸分布。它直接影响着柴油机的动力性、经济性以及排放。然而柴油机喷雾属于三维瞬态密集型喷雾，喷雾过程受到多种因素影响，雾化机理也不成熟⋯。内燃机工作者们一直在探索和研究新的喷雾测试技术，以准确、全面地描述柴油机喷雾过程。从柴油机喷雾测试技术的发展过程来看，主要经历了传统测试技术与现代测试技术两个阶段，传统测试技术只能对喷雾进行大体的观察，测试精度不够，只能测得喷雾粒子尺寸的平均值等参数，现代测试技术运用激光、微电子等技术，大大提高了喷雾测试的精度，并町以得到雾场的三维1柴油机喷雾特性的传统测试技

6、术传统的喷雾特性测试通常采用一定的光学方法与高速摄影或高速摄像技术相结合。常用的传统测试方法有阴影法和纹影法，Shimlzu旧o、Holmanpl以及HiroyasuHo等人在这些方面分别作了大量的研究。1．1阴影法阴影法可以通过测量雾场的密度分布，得到各种喷雾特性如喷雾锥角、贯穿度等参数。阴影法测试基本原理为：如图1所示，当平行光线通过一个存在密度梯度的流场时会发生折射，其折射角可表示为：作者简介：杨永广(1982一)，男，山东陵县人，在读硕士，主要研究方向为内燃机工作过程及测控技术。·2·内燃机与动力装置2010年10

7、月肛詈(孰，，(1)式中：p为流场密度；n为折射率；n=1+口·i,／／,。；13为常数；p。为参考条件下的密度；Y。为发生折射处的坐标值。这样，记录介质上将产生明暗相间的条纹，即所谓的散光效应，其光强为：，长纠孰(2)从(2)式可以看出：光强与雾场密度的二阶梯度成正比。喷雾场泌、—●—，透镜质图1阴影法测试技术原理图阴影法的特点是实验设备比较简单，并且方法可靠，成本低，它反映的是雾场中密度变化最大处的情况，比较适合喷雾空间特性即喷雾锥角和贯穿度的测量，但是这种测量技术只能记录雾场的二维空间特性，无法描述三维空间。1．2纹

8、影法纹影法与阴影法类似，也是通过测量雾场的密度分布，得到各种喷雾特性。纹影法测试基本原理为：如图2所示，光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度。物面镜图2纹影法测试技术原理图根据文献[3]，光线通过雾场后的相对光强为Goc竽芘等=等。c(孰㈤其中Ay=As是刀VI平面上光线的垂直折射距离以是抛物