缸内直喷汽油机高压旋流喷油器流动特性模拟研究.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SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．42No．1Feb．2013·研究·开发·缸内直喷汽油机高压旋流喷油器流动特性模拟研究+赵昌普钟博张军董大陆(天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072)摘要：为了揭示直喷式汽油机高压旋流喷油器内燃油的流动特性及其影响因素，利用STAR—CD软件建立了压力旋流喷油器计算模型，并对喷油器内燃油的速度和压力变化历程以及旋流孔倾角和喷油压力对喷油器内流动特性的影响规律进行了研究。计算结果表明，在旋流喷油器内燃油的轴向速度不断增大，且在喷孔出口处达到最

2、大值；而其切向速度则在喷孔入口处达到最大值，然后在喷孔内逐渐减小。随着旋流孔倾角的增大，燃油的喷射速度和湍动能减小，但初始涡流角增大。随着喷油压力的增大，燃油的喷射速度和湍动能均随之增大，而初始涡流角基本不变。关键词：旋流喷油器湍动能流动特性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—0001—06SimulationonFlowCharacteristicsofHigh—PressureSwirlInjectorinaGDIEngineZhaoChangpu，ZhongBo，ZhangJun。DongDaluStateKeyLabo

3、ratoryofEngines，TianjinUniversity(Tianjin，300072，China)Abstract：Asimulationmodelofapressureswidinjectorinagasolinedirectinjection(GDI)enginewases-tablishedbyusingSTAR-CDcode，andchanginghistoriesoffuelvelocityandpressure，alongwiththeeffectsofswirlholeanglesandinjectionpressuresontheflowcharacteris

4、ticsintheinjector，wereinvestigated，withtheaimofrevealingthefuelflowcharacteristicanditsrelevantelementfactors．Thesimulatedresultsindicatethattheaxialvelocityoffuelintheswirlinjectorkeptincreasing，andreachedthemaximumatthenozzleexit，whileitstangentialvelocityreachedthemaximumatthenozzleinlet，andth

5、endecreasedgraduallyinthenoz—zle．Withtheswirlholeangleincreasing，boththefuelinjectionvelocityanditsturbulentkineticenergyde-creased，buttheinitialswirlangleincreased．Withthefuelinjectionpressureincreasing，boththefuelinjec-tionvelocityanditsturbulentkineticenergyincreased，whiletheinitialswirlanglek

6、eptbasicallyunchanged．Keywords：Swirlinjector，Turbulentkineticenergy，Flowcharacteristic，Numericalsimulation引言随着能源的日趋紧张及排放法规的日益严格，提高发动机效率，降低排放一直是内燃机研究的热点。相对于传统气道喷射(PFI)汽油机，缸内直喷汽油机+基金项目：国家自然科学基金资助项目(50676067)。作者简介：赵昌普(1964一)，男，副教授，博士，研究方向为内燃机工作过程数值模拟和激光诊断技术。2小型内燃机与摩托车第42卷(GDI)的燃油经济性有大幅提升¨J，因而成为当前汽油机

7、研究的一个热点方向。在缸内直喷汽油机内燃气混合时间短，混合空间小，因此要求缸内直喷汽油机的喷油系统产生更小尺寸的液滴，同时合理控制喷雾贯穿距避免产生湿壁现象悼J。高压旋流喷油器产生空心锥的喷雾结构，使燃油产生涡旋运动，可有效提高发动机燃烧室内的湍流和燃油雾化水平，同时有效控制喷雾贯穿距¨J。由于第一代缸内直喷汽油机采用稀薄分层燃烧技术，喷油背压变化范围较大，在高喷油背压下旋流喷油器的喷雾质量下降。2000年以来第二代缸内直喷汽油机技