柴油喷雾撞壁特性的定量研究

在一个定容弹里,利用复合激光诱导荧光(PLIEF)技术定量研究了柴油喷雾撞击平板后的燃油分布.研究发现,在气、液相喷雾同时撞壁的条件下气相喷雾瞬态最大当量比出现在撞壁点附近,瞬态最低温度出现在瞬态最大当量比位置并与其发展规律截然相反.撞壁后气相壁面贯穿距离和壁面高度随时间发展逐渐增加,液相壁面贯穿距离和高度先随着时间增加而增大,到某一时刻后保持基本不变.气、液相壁面贯穿距离和壁面高度受各种参数的影响很大.根据实验数据,利用多元非线性回归法,拟合了可以较好预测气、液相壁面贯穿距离和壁面高度的经验公式.

空气雾化喷嘴喷雾特性实验研究

基于在低温环境下使用空气雾化喷嘴进行喷雾结冰实验的实际需求,在喷嘴投入使用前,标定了日本雾的池内公司生产的BIMJ 7004型空气雾化喷嘴的喷雾特性,包括各工况下的压缩空气流量、水流量,喷雾锥角和液滴群中值体积直径(MVD),并重点探究了环境温度对MVD的影响。实验结果表明,喷嘴喷雾的MVD受喷嘴气路和水路入口压力的影响最大,且基本不受环境温度的影响,即在0-20℃的环境温度下,喷雾距离D=0.8 m时,喷雾中心线处的液滴蒸发对MVD的影响很小。

基于RANS和LES的汽油、柴油及其掺混燃料压燃燃烧特性数值模拟研究

研究中首先采用RANS和LES两种湍流模型对汽油、柴油及汽柴油掺混燃料的喷雾进行了气液相贯穿距的标定。基于标定好的喷雾模型,采用RANS与LES对3种燃料在发动机中的燃烧过程开展了数值模拟研究。通过对比RANS与LES对部分预混燃烧数值模拟的差异,揭示了两种湍流模型对缸内流动、燃料输运及燃烧过程的影响机理。结果表明,RANS与LES都能够对柴油及掺混燃料的燃烧过程实现较好的预测,其中LES对汽油部分预混燃烧中滞燃期及放热规律的预测与试验更为接近。同时,LES对3种燃料NOx排放的计算结果都与试验更加接近,这与燃料在缸内放热的位置密切相关。

柴油喷雾结构和特性的定量研究

利用PLIEF方法在定容弹里定量标定得到了现代柴油机类似工况下喷雾燃空当量比和温度场分布,半定量得到了液相喷雾密度分布。研究发现,喷雾由未裂核、液滴核(LDC)、气相浓核(VRC)、低温核(LTCore)、喷雾头部和稀薄外壳六部分组成。根据喷雾结构参数特征,喷雾的发展可以分为三个阶段。第一阶段气液相喷雾基本重合;第二阶段液相喷雾到达一个终点,气相喷雾超过液相喷雾边界继续向前贯穿形成头部;第三阶段,喷雾充分发展,气相浓核、低温核和液核又重新重合在一起。在喷射参数不变的条件下喷雾特性主要由环境密度决定,环境温度主要影响蒸发速率。提高环境温度会减小液核贯穿距离,使燃空当量比分布更不均匀。着火时刻的喷雾特性受环境条件的影响。

基于数值模拟优化分析的某型汽油机发动机燃烧系统正向开发

文中主要基于喷雾标定的结果进行发动机缸内燃烧系统的正向开发和优化。在喷雾试验数据的基础上建立了喷雾模型,并利用喷雾模型和发动机相关数据进行了缸内燃烧计算,分析了缸内流场和油气混合情况。分析表明:缸内流场方面,在压缩冲程中不同工况下均形成了非常明显的滚流流场,同时滚流比大小的变化存在明显的“双峰”现象,不同工况下均有燃油进入进气道,不同工况下进入进气道的燃油质量占总喷油量的比重各不相同,且转速越低,进入进气道的燃油质量占比越大;油气混合方面,由于喷油器选型与缸内气流匹配较差,缸内喷雾与气流在不同工况下混合不均,导致各工况上止点时刻的油气混合效果均不佳。通过改变喷雾位置、油束方向及喷油比例等方法对油气混合进行了优化,改善了上止点时刻当量比分布,优化了燃烧系统。