柴油机喷嘴针阀关闭过程的瞬态流场数值模拟

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1、分类号；密级；ＵＤＣ：学号；４０巧１２０１２０８９南昌大学硕±研究生学位论文柴油机喷嘴针阀关闭过程的瞬态流场数值模據ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍ山ａ村ｏｎｏｆ化ｅＴｒａｎｓｉｅｎｔＦｌｏｗＦｉｅＷｓｉｎｓｉｄｅ化ｅＤｉｅｓｅｌＥｎｉｎｅＳｒａＮｏｚｚｌｅＤｕｒｉｎｔｈｅＮｅｅｄｌｅＶａｌｖｅＣｌｏｓｉｎＰｒｏｃｅｓｓｇｐｙｇｇ徐颖稻培养单位（院、系）；机电工程学院动力系指导教师姓名、职称：文华副教授申请学位的学科口类：工学学科专业名称：动力机械及工程论文答辩日期；２０１５

2、年５月３１日答辩委员会主席；评阅人：２０１５年月日一、学位论文独创性声明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及取得的，论文中不包含研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盧昼主堂或其他教育机一构的学位或证书而使用过的材料。与我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不谢意。．；年＾月曰签字曰期？学位论文作者签名（手写确、赛么幸易个二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论

3、文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阀。本人授权南昌大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关、汇编本学位论、数据库进斤检索，可１＾采用影印缩印或扫描等复制手段保存文国学术期刊光盘版）电子杂志。同时授权北京万方数据股份有限公司和中化将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕±学位＂，同意按章论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务＂程规定享受相关权益。（手写）：学位论文作者签名（手写）；导师签名Ｉ释瓣特ｆ签字日期；年月＾日签

4、字曰期：心年月曰Ｋｔ／夕／ｆ句论文题目柴油机喷嘴针阀关闭过程的瞬态流场值模拟４０５９１２０１２０８９论文级别博±□硕壬ｘ／姓名徐颖稻学号１动力机械及工程／系／所机电工程学院院＾联系电话Ｅｍａｉｌ＿Ｉ：通信地址巧Ｉ编）—＝备注＂＂、）为，年月后公开保密ｌａｌ开□保密（向校学位办申请获批准摘要摘要大量实验和模拟研究结果表明，燃油在柴油机喷孔内的流动情况对其雾化质量有很大的影响，进而影响发动机的燃油经济性以及排放特性。目前有关喷孔内流动的研究大多集中于喷油结束前的湍流流动及空穴现象，而对于

5、喷油结束后喷孔内的流动特性的报道还很少见。近来有实验发现，喷油结束后，在某些结构的喷孔内发现有气泡形成。在下次喷油中，随着针阀的开启，这些气泡会发生破裂，由此产生的冲击能量必然会加剧此时流场的紊乱程度，从而影响雾化质量。随着喷油间隔期的缩短以及多次喷射技术的普遍应用，这一影响更应得到关注，因此很有必要深入研究这一过程喷孔内的流场。由于实际条件的限制，通过实验的方法很难获取喷孔内的流场，因此本文采用数值模拟的手段对针阀关闭过程柴油机喷孔内的瞬态流场进行研究。首先，基于开源软件OpenFOAM，本文提出通过设计三套连续的网格，将针阀关闭过程定义成两种连续的网格运

6、动使针阀完全关闭，同时采用VOF方法，并引入接触角模型，建立三维两相流动模型，分三步模拟针阀关闭过程柴油机喷孔内的瞬态流场。计算结果与S.Jollet实验对比，验证了所建立计算模型的准确性。随后对比针阀关闭后两种喷孔内气液分布的变化过程，分析了气泡形成的原因。在此基础上，进一步分析了喷孔直径、长度以及锥度（K>0）等三种结构参数对针阀关闭过程喷孔内瞬态流场的影响。结果表明，针阀关闭过程中喷嘴压力室及喷孔区域内的平均压力都具有先减小后趋于环境压力的变化趋势；针阀落座时，喷孔出口截面上，外部倒流空气的速度随着孔径增大、长度缩短及锥度减小而增大；针阀关闭后，在喷孔

7、内形成气泡的大小同样随着孔径增大、长度缩短及锥度减小而增大。最后，分析了喷油压力、背压以及针阀落座速度等三种喷射条件对孔内瞬态流场的影响。结果表明，针阀关闭过程中喷孔压力室及喷孔区域内的平均压力也是先减小后趋于环境压力；针阀关闭时，喷孔出口截面上，外部倒流空气的速度随着喷油压力增大、背压减小及针阀落座速度增大而增大；针阀关闭后，在喷孔内形成气泡的大小也随着喷油压力增大、背压减小及针阀落座速度增大而增大。关键词：柴油机；喷孔；针阀关闭过程；瞬态流场；气泡；数值模拟IAbstractABSTRACTAlargenumberofexperimentsandsimu

8、lationresultsshowthat,flow