不同燃油温度喷嘴内部流动可视化试验

柴油机喷嘴内空穴流动对喷雾有着重要影响,而燃油物性又强烈影响着喷嘴内空穴流动,因而弄清不同燃油温度下的燃油物性对喷嘴内空穴流动影响有重要的意义.在自行搭建的透明喷嘴内空穴流动自循环可视化试验台上,采用高速数码摄影和长工作距离显微成像技术,获得了不同燃油温度下喷嘴内空穴流动图像及流动特性数据.结果表明:随着燃油温度升高,空穴初生压力减小;在同样边界条件下,燃油温度越高,其雷诺数越大.对流量系数与空穴数平方根线性关系进行了修正;试验观察到了迟滞现象,为对该现象进行分析,分别定义并获得了不同燃油温度下可视化临界空穴数与定量测量临界空穴数,并发现在不同燃油温度下可视化临界空穴数都大于定量测量临界空穴数.

柴油机喷嘴内部空穴临界初生现象的试验研究

将高速摄影和长工作距离显微成像技术应用在可视化试验台上,开展了喷嘴几何结构对空穴临界初生现象的试验研究。试验结果显示,较小的针阀升程会抑制空穴的出现,较大的喷孔长径比会因为流动损失的增加而使得空穴很难出现,较大的喷孔倾斜角会促进喷嘴内部空穴的出现。同时,通过大量的试验研究,将针阀升程,喷孔长径比和喷孔倾斜角对空穴初生点的影响关系整理得到了空穴临界初生的预测公式,且具有较高的精度。

柴油与生物柴油不同长径比喷嘴内空穴流动的试验

在柴油机透明喷嘴内部空穴流动可视化试验台上,基于高速数码摄影和长工作距离显微成像技术,研究了不同长径比结构的透明喷嘴内柴油和生物柴油的空穴流动特性及其对喷雾的影响,分析了空化初生和水力柱塞流出现的临界点及水力柱塞流出现过程中的流动能量损失问题.研究表明:柴油和生物柴油的空穴流动形态相似,但生物柴油比柴油难发生空化,单相流阶段,柴油的流量系数高于生物柴油,空穴发展到一定阶段,生物柴油的流量系数开始高于柴油.喷孔长度越长,空化和水力柱塞流现象越难出现,在长径比结构为8的喷嘴中没有出现水力柱塞流现象.且水力柱塞流出现的瞬间,柴油的流量系数下降程度比生物柴油大,即能量损失大.

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.

燃油温度对柴油喷射过程影响的试验

柴油机喷嘴内部流动对喷雾有重要影响,然而燃油温度又影响着燃油的物性,进而影响喷嘴内部流动,因而研究燃油温度对柴油机喷嘴内部流动及其喷雾的影响有重要意义.在自行搭建的比例放大喷嘴可视化试验台架上,基于高速数码和长工作距离显微成像技术,获得了单孔和双孔喷嘴的内流和喷雾可视化图像,研究了流量系数、空化长度随燃油温度的变化情况以及对空化和喷雾的影响,通过对比发现,燃油温度越高,空化初生对应的喷射压力越小,空化流动阶段,同样的喷射压力下,燃油温度越高,孔内的空化分布区域越大.同时燃油温度增加,其喷雾锥角也相应变大,并观察到了"线空化"和几何诱导空化同时存在的现象.

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。