燃油喷雾撞壁附壁油膜及近壁区域混合气分布特性研究 (1)

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1、天津大学博士学位论文燃油喷雾撞壁附壁油膜及近壁区域混合气分布特性研究Investigationofwallfilmandfuel-airmixturedistributioncharacteristicsduringspray-wallimpingementprocess一级学科：动力工程及工程热物理学科专业：动力机械及工程研究生：于晗正男指导教师：舒歌群教授梁兴雨副教授天津大学机械工程学院2017年6月万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究

2、成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津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，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适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据万方数据中文摘要为实现柴油机的

3、HCCI（均质混合压燃）燃烧，多采用早喷的喷油策略，由于早喷时缸内压力和温度均比较低，使得缸内的燃油喷雾不可避免的发生撞壁现象。研究指出燃油喷雾撞壁是HCCI柴油机HC（碳氢化合物）以及CO（一氧化碳）排放的主要来源，这主要是由于一方面燃油喷雾撞壁后所形成的的附壁油膜会在燃烧过程中发生“池火”燃烧，另一方面在燃油喷雾的撞壁区域内会形成过浓混合气，因此深入研究燃油喷雾撞壁后附壁油膜以及近壁区域混合气分布特性有助于改善HCCI柴油机的HC/CO排放。缸内的燃油喷雾撞壁现象根据壁面条件的不同大体可以分为两类：一种为燃油喷雾与活塞头部以及燃烧室内壁等干燥壁面之间的碰撞，另一种为燃油喷

4、雾与表面涂有润滑油膜的缸套内壁之间的碰撞。本文针对不同壁面条件下，不同撞壁参数对柴油及其混合燃油喷雾撞壁后的附壁油膜以及近壁区域混合气分布特性的影响进行了系统研究，并以此为基础对HCCI柴油机的早喷参数进行了优化，已达到降低HC/CO排放的目的，主要研究内容如下：1.针对不同撞壁参数及壁面条件下，柴油及其混合燃油喷雾撞壁后所形成的附壁油膜特性进行了研究。研究主要分为两大方面：分别为附壁燃油率以及附壁油膜分布（附壁油膜形态、附壁油膜铺展面积以及附壁油膜平均厚度）的研究。通过改变喷油压力、撞壁距离、撞壁角度和掺混比例等撞壁参数，研究了不同壁面条件下，柴油及其混合燃油附壁燃油率以及

5、附壁油膜分布的变化规律；总结分析了不同撞壁参数下，影响附壁燃油率以及附壁油膜分布的主要因素；并得出了干湿壁条件下，不同种类燃油附壁燃油率以及附壁油膜平均厚度与撞壁液滴韦伯数之间的经验公式。2.针对不同撞壁参数及壁面条件下，柴油及其混合燃油喷雾撞壁后近壁区域混合气分布特性进行了研究。研究主要分为两大方面：分别为近壁区域混合气分布形貌以及浓度分布。通过改变喷油压力、环境背压、环境温度、撞壁距离和掺混比例等撞壁参数以及壁面条件，研究了柴油及其混合燃油近壁区域混合气分布形貌以及浓度分布的变化规律，并总结分析了不同撞壁参数以及壁面条件下，影响近壁区域混合气分布形貌以及浓度分布的主要因素

6、。3.针对不同早喷参数下，HCCI柴油机缸内燃油喷雾撞壁后附壁油膜以及混合气分布特性进行了研究。从残余油膜质量以及湿壁区域混合气分布均匀度两个角度解释与分析了不同早喷参数对整机HC/CO排放的影响，并以此为基础对早喷参数进行了优化。关键词：柴油机，早喷策略，混合燃油，燃油撞壁，附壁油膜，混合气分布I万方数据II万方数据ABSTRACTInordertorealizetheHCCI(Homogenouschargecompressionignition)combustionofdieselengines,earlyinjectionstrategyhasbeenwidelyut

7、ilized.However,duetothelowin-cylinderpressureandtemperatureatearlyinjectiontiming,spray-wallimpingementcannotbeavoided.Spray-wallimpingementisamajorsourceofexcessivehydrocarbon(HC)andcarbonmonoxide(CO)emissionstoHCCIdieselengine,whichhasbeenprovedbyprevi