壁面温度和撞壁距离对柴油喷雾燃烧特性的影响

根据撞壁距离L与自由喷雾液相贯穿距L_(liquid)之比,将喷雾撞壁模式分为严重湿壁、轻微湿壁、临界湿壁、未湿壁.通过高温高压定容弹试验和OpenFOAM仿真,研究了高、低壁温条件下,4种喷雾撞壁模式对着火特性、火焰发展特性以及燃油分布特性的影响.结果表明:提高壁面温度可以促进喷雾着火及燃烧过程,且其促进作用随L/L_(liquid)增大而减小;高壁温条件下,一定程度的喷雾撞壁有利于油气混合和燃烧,低壁温条件下则相反.

撞壁距离对柴油喷雾特性的影响

利用复合激光诱导荧光(PLIEF)技术,通过高温高压定容燃烧弹研究了撞壁距离对柴油喷雾撞击平板后的燃油分布影响.试验中,撞壁距离从12.5 mm变化到32.5 mm.结果表明:撞壁距离对燃油分布有重要影响,随着撞壁距离的增加,液相燃油质量分数增加,过浓区间(φ>2)的气相燃油质量分数减小,较浓区间(1<φ≤2)的气相燃油质量分数增加到一定数量并保持变化不大,稀混合气区间(0<φ≤1)的气相燃油质量分数逐渐增加;瞬态最大当量比(φmax)降低;瞬态最低温度(Tmin)发展趋势与φmax相反;气/液相喷雾壁面射流半径和高度大幅减小,甚至不与壁面相撞.

高功率密度柴油机大喷油量喷雾撞壁燃烧特性研究

动力技术的快速发展对动力系统的功率密度的要求越来越高,其中高功率密度柴油机应用场景广泛,对于提升我国农用机械、重型工程机械等动力系统技术水平至关重要。高功率密度柴油机需要大喷油量在有限燃烧室空间内的快速燃烧,这就需要提高燃油喷射压力,大量燃油喷雾撞壁燃烧现在不可避免。采用数值模拟的方法研究了大喷油量喷雾撞壁燃烧现象:喷雾撞壁燃烧和自由喷雾燃烧特性相比,适当的喷雾撞壁距离有利于改善燃烧,撞壁距离过短,出现燃油喷雾过早撞壁现象,不利于燃油喷雾在燃烧空间的扩散,油气混合质量变差,导致燃烧恶化。喷雾撞壁也会强化喷雾和空气混合过程,45 mm的喷雾撞壁距离有利于提高燃烧速度;壁面温度升高着火时刻提前,soot生成增多,后燃严重,燃烧持续期变长,不利于燃烧效率的提升。

柴油喷雾撞壁形态和油束发展特征

在一台高温、高压定容燃烧弹上研究了不同撞壁距离、喷射压力和环境温度与压力条件下,柴油油束撞壁后近壁面区域的喷雾特性.利用高速摄像测量了自由喷雾和撞壁喷雾的油束发展历程,并结合仿真对燃油气相浓度和流场特性进行分析.结果表明:在环境温度为500~900,K、环境压力为1~4,MPa时,喷射压力对喷雾锥角影响较小;环境温度达到700,K及以上时,喷射压力对喷雾贯穿距的影响较小,特别当撞壁距离减小到30,mm和20,mm时,出现喷雾贯穿距随喷射压力增大而略微减小的趋势;相对于撞壁喷雾,环境温度对自由喷雾贯穿距的影响更大;随着撞壁距离减小,喷雾贯穿距逐渐减小,喷雾锥角逐渐增大,而喷雾高度则呈现先增大后减小的趋势.在上述4种边界参数中,撞壁距离对撞壁油束发展特征影响最大.