直喷汽油机喷雾撞壁特性试验与模拟

为了研究缸内直喷汽油机喷雾撞壁特性,建立了可视化喷雾试验台,测量了撞壁喷雾的高度、喷雾半径及喷雾远端发展速度.对喷雾撞壁过程进行了三维数值模拟,利用试验数据进行了校核.通过试验和模拟,分析了不同喷射压力、环境背压、喷嘴到壁面的距离、壁面倾角及壁面温度等因素对撞壁喷雾特性的影响.结果表明:环境背压的增大导致撞壁喷雾的高度和喷雾半径减小;在低背压条件下,由于环境气体对喷雾动量的反作用力较小,喷雾撞壁时刻明显早于高背压条件,且具有较大的喷雾远端速度;随着壁面距离的增大,撞壁喷雾高度和油膜厚度减小,喷雾半径增大;增大壁面倾角,撞壁时间提前,油膜厚度减小,撞壁喷雾高度和喷雾半径略有增大;壁面油膜随温度升高而减小.

GDI椭圆喷孔的喷雾撞壁特性

采用流体体积-喷雾单向耦合(VOF-spray one way coupling)分析方法,在不同喷射压力下对缸内直喷汽油机(GDI)圆形和椭圆喷孔的内部流通特性和喷雾撞壁特性进行了模拟仿真研究.结果表明:同等压力条件下,椭圆喷孔出口处异辛烷质量流量大于圆形喷孔,当喷射压力为15.0 MPa时,椭圆喷孔长短轴比为4的椭圆喷孔E2中异辛烷质量流量要比圆形喷孔大3.54%;在喷雾贯穿阶段,由于椭圆喷雾贯穿距离始终小于圆形喷雾,导致椭圆喷雾撞击壁面的时间延迟,当喷射压力为6.0 MPa时,椭圆喷孔E2的喷雾撞壁时间较圆形喷雾推迟0.14 ms;喷雾撞击壁面后,圆形喷雾的铺展半径和卷吸高度都要大于椭圆喷雾,这是因为圆形喷雾速度快,喷雾动量大,促进了喷雾的飞溅和反弹,但这种差异随着喷射压力的提高而减小.