喷嘴几何结构对涡线空化特性影响的数值模拟研究

为弄清喷嘴内燃油流动特性与涡线空化形态间的关系,阐明旋涡流动对涡线空化初生、发展的影响机制.本研究基于RSM湍流模型结合VOF多相流模型和修正的Zwart-Gerber-Belamri空化模型开展了不同针阀升程与喷孔高度下喷嘴内涡线空化特性数值模拟研究.结果表明:不同针阀升程下喷嘴内均产生了强烈的涡线空化,当针阀升程较低时,小尺度相干涡团加剧了喷孔内纵向涡核心区的不稳定性,影响了涡线空化形态的连续性.随着针阀升程增大,旋流区直接贯穿两个喷孔,小尺度相干涡团被抑制,喷孔内形成了稳定的强纵向涡核结构.此外,随着喷孔高度减小,喷嘴sac腔内的强烈单涡核旋流逐渐变弱,且逐步演变为反向双涡核弱旋流.

区域创新视角下新型研发机构发展现状及趋势

新型研发机构的建设和发展是我国推动创新驱动发展的新型实践,也是在新的科技创新范式和国家科技发展方针下,我国创新体系转型发展的突出表现。文章从基本情况、科研基础、创新能力、科研实力、创新效益和社会影响6个方面调研了部分新型研发机构运行情况,分析了新型研发机构在知识和技术集聚、资本集聚和人才集聚3个方面对区域创新生态的影响,提出了政府要加强对新型研发机构的引导和扶持、新型研发机构要主动融入区域产业链和创新链等对策建议。

柴油机原型喷嘴内瞬态流动的特性试验

柴油机喷嘴内的空化流动很大程度上影响燃油的雾化效果,继而影响整机的排放特性.笔者基于高速摄影技术和长工作距离显微成像技术,通过高压共轨试验系统研究原型喷嘴内的流动特性和喷雾特性.针对空化的发展进行了不同压力下的对比试验,结果表明:喷射压力越高,空化出现的时间越早,还存在喷油初期的气泡"释放"以及喷油末期的气泡"倒吸"现象;同时还观察到特殊的空化现象—线空化,并且发现线空化的出现与针阀的位置有很大关联,总结了两种不同形态的线空化发生规律.

柴油喷孔内云空化的试验和大涡模拟

云空化的脱落溃灭演化作为空化的一种非定常运动现象常常发生于喷嘴内,其对随后的喷雾雾化有重要影响.基于可视化试验和大涡模拟(LES)针对一个2,mm方孔柴油喷嘴的准周期性云空化脱落和回射流进行研究.结果表明:流体在喷嘴入口锐边处产生流体分离,空化产生于回流区,随后流体的再附着和空化的溃灭结合产生回射流,使片空化脱落形成云空化.此外,云空化的脱落同时伴随着涡脱落,且在空化与流体界面处得到相对大的涡量.通过比对试验可知,大涡模拟可以很好地预测喷嘴内空化的初生、回射流和云空化脱落现象.

柴油机喷嘴内涡线空化特性的实验与数值模拟

柴油机喷嘴内涡线空化是一种不同于几何诱导空化的两相流动,对随后的喷雾雾化具有重要影响.基于可视化试验和数值模拟方法,针对两渐缩锥形孔柴油机喷嘴内部的涡线空化现象展开研究.结果表明:涡线空化有针阀-喷孔型和喷孔-喷孔型两类,它们起源并沿着旋涡核心发展,且其强度依赖于旋涡核的涡量大小.同时,针阀-喷孔型和喷孔-喷孔型涡线空化分别主要发生在较低和较高的针阀升程下,且针阀-喷孔型涡线空化强度更大、持续期更长.

喷孔锥度和燃油温度对柴油喷嘴内空化流动特性的影响

为弄清喷孔锥度和燃油温度对柴油喷嘴内空化流动特性的影响,阐明喷嘴内气液两相空化流动初生机制,采用背景光高速显微成像技术获得不同锥度系数及燃油温度下简化竖直单孔柴油喷嘴内空化流动及近场喷雾光学图像。结果表明:随着喷射压力增大(0.2~1.0 MPa),柴油喷嘴内燃油逐步从单相流动发展为片空化、线空化、空气倒吸和超空化等多种气液两相空化流态;云空化、线空化和空气倒吸现象的初生强烈依赖于燃油喷射压力,且具有显著的瞬态不稳定性。与圆柱形喷孔相比,渐缩锥度喷孔对各类空化流态具有明显的抑制作用,且锥度系数越大,抑制作用越显著。同时,提高燃油温度(288 K、303 K和323 K)有利于各类空化流态的初生及发展。此外,喷孔内部空化两相流动加剧了燃油射流的不稳定性,促进了射流破碎雾化,有利于增大喷雾锥角。研究为揭示各空化流态特性及其对喷雾特性的影响规律奠定了理论基础。

柴油机喷嘴内线空化对喷雾影响的试验

设计3种不同尺寸的锥度孔透明喷嘴,在尽可能抑制壁面空化的情况下研究了喷油压力、喷嘴孔尺寸及针阀升程对喷嘴内线空化的出现规律、强度及瞬态特性的影响,进而对喷雾的影响.结果表明:在喷嘴低针阀升程时会存在起源于针阀锥面处的线空化,可轻易延伸至喷孔出口,形态粗壮,引致非常大的喷雾锥角,而随针阀的抬起,这类线空化消失,代之以孔与孔之间的线空化,空化形态较细,对喷雾锥角影响相对很小,这为柴油机启喷阶段和喷油末期喷雾锥角的骤增与波动提供了一种合理解释;喷雾锥角的波动与线空化发展程度及其延伸至喷孔出口处的空化厚度间存在强烈的依存关系;线空化对喷雾的影响存在迟滞现象,这与空化泡喷出喷孔后破裂及流体运动惯性有关.

喷孔锥度对内流及喷雾影响的试验研究

开展了不同锥度喷孔的可视化试验,拍摄了不同压力下空穴和喷雾的发展情况。在圆柱和渐扩喷孔内发现了空穴,在渐缩孔内则没有,前两者的喷雾破碎效果优于后者。但是,在相同喷射条件下,渐缩孔的流量系数要高于圆柱和渐扩孔。分析表明空穴流动所带来的液流扰动,对喷雾破碎具有决定性的影响。对于放大喷嘴中出现的水力柱塞流现象进行了分析,推测其产生的原因是边界层分离后回流区的再附着点达到了喷孔出口。

柴油机锥度孔喷嘴内线空化及初始气泡对喷雾形态影响的可视化研究

柴油机喷嘴内的流动特性对喷雾雾化特性有直接影响,本文基于高速数码显微成像技术,使用真实尺寸渐缩孔透明喷嘴,在柴油机高压共轨试验台上获得了透明锥度孔喷嘴内的空化流动瞬态发展特性,捕获了锥度孔内的线空化和初始气泡,分析了线空化对喷雾锥角的影响以及启喷阶段初始气泡的产生机理。结合初始气泡形态,分析了五种喷雾头部结构的形成机理。研究发现:线空化是喷雾锥角不稳定变化的直接原因;近场喷雾头部结构与初始气泡的大小、数量及位置有直接关系。