耦合喷嘴内流的高压燃油喷雾过程数值模拟研究

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1、童参京交硕士学位论文耦合喷嘴内流的高压燃油喷雾过程数值模拟研究ANumericalInvestigationofHighPressureFuelSprayProcesscoupledwithNozzleFlow作者：肖迪导师：李国岫北京交通大学2014年3月中图分类号：UDC：学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文㈣Y2㈣60㈣2498耦合喷嘴内流的高压燃油喷雾过程数值模拟研究ANumericalInvestigationofHighPressureFuelSprayProcesscoup

2、ledwithNozzleFlow作者姓名：肖迪导师姓名：李国岫学号：11121522职称：教授学位类别：工学硕士学位级别：硕士学科专业：动力机械及工程研究方向：内燃机燃烧与排放北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后

3、适用本授权说明)学位论文作者签名：肖油导师签名：’、●’’～签字日期：的，‘f年岁月冶日签字日期：矽，z年；月哆日致谢本论文的工作是在我的导师李国岫教授的悉心指导下完成的，李国岫教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响，在学习上和生活上李国岫老师也给予了我很大的关心和帮助。在此衷心感谢两年半来李国岫老师对我的关心和指导。在实验室工作及撰写论文期间，虞育松师兄对我论文的研究工作给予了热情帮助，袁野师兄以及丁佳伟同学对我的论文撰写工作也给予了一定的帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我

4、的父母、家人和朋友，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。中文摘要摘要：燃油雾化特性是决定直喷式柴油机燃烧性能的重要因素之一。燃油雾化机理的研究将为喷油系统设计提供必要的理论依据。由于燃油雾化过程涉及空化流动、湍流脉动、流动失稳以及空气动力作用等众多复杂因素，目前人们对燃油雾化机理的认识还有待继续深入。众多研究成果已表明，燃油雾化特性受到喷嘴内流的影响；但由于人们对喷嘴内流及喷嘴内流．喷嘴外雾化的耦合作用机制缺乏深入理解，上述问题仍然是当前燃油雾化方向的研究热点问题。对燃油喷嘴内流以及喷嘴内流．

5、喷嘴外雾化的耦合作用机制的研究将有助于加深对燃油雾化机理的理解，具有重要的理论意义和工程实用价值。本文首先通过引入Schnerr-Sauer空化模型，建立了考虑空化流动的喷嘴内气液两相流动数学模型。在此基础上针对某一结构喷油器开展了喷嘴内流动过程的数值计算，通过对比实验结果分析了喷嘴内流数学模型的预测性能。通过建立的喷嘴内气液两相流动数学模型，研究了喷油系统参数(喷孔直径、喷孔长度、喷油压力和出口背压)对喷嘴内部流动的影响。重点分析了喷油系统参数对喷嘴内空化现象的影响。根据喷嘴内流的模拟结果，对喷孔出口截

6、面处的流动参数进行了统计，为喷嘴内流．燃油雾化耦合模型提供耦合参数。在深入分析喷嘴内流动特性的基础上，通过引入空泡崩溃能模型，建立了喷嘴内流与喷嘴外射流雾化的耦合数学模型。该模型可以考虑空泡破碎和湍流脉动对喷嘴外雾化的影响。然后，通过对比实验结果验证了耦合模型的准确性。结果显示，对于空化流动强烈的喷雾问题，空泡崩溃能必须考虑，否则将低估喷雾锥角值。最后，利用建立的耦合雾化模型详细研究了喷嘴结构参数、喷射压力和环境背压对燃油雾化过程的影响。从宏观和微观喷雾特性，深入分析了喷油系统参数对燃油雾化过程的影响规律

7、和作用机制。关键词：燃油雾化；喷嘴内流；空化现象；气液两相流分类号：ABSTRACTABSTRACT：ABSTRACTThecharacteristicoffuelsprayisoneofthekeyfactorsthatdeterminetheperformanceofdirectiIljectiondieselengine．Therefore，thestudyabouttheprincipleoffuelatomizationwillproviderequisitefoundationtheoreti

8、cally．Sincefuelatomizationinvolvesvariousintricatefactors，suchascavitationflow,turbulentkineticenergy,flowinstability,andaerodynamicsetc．，moreinvestigationareneededtogainfurtherinsightintotheprincipleoffuelatomizati