柴油机喷雾过程空穴现象的可视化研究.pdf

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1、第31卷第4期内燃机工程V01．31No．42010年8月ChineseInternalCombustionEngineEngineeringAugust．2010文章编号：1000--0925(2010)04—0089一07柴油机喷雾过程空穴现象的可视化研究刘劲松，付振，许沧粟(浙江大学动力机械与车辆工程研究所，杭州310027)ResearchonVisulizationofCavitationinSprayingofDieselEngineLIUJin—song，FUZhen，XUCang—SB

2、310085(InstituteofPowerMachineryandVehicularEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Theachievementsonvisualizationofcavitationinsprayprocessofthedieselengineinthepastweredeficientowingtoenlargingnozzlesizeandchangingtestenvironment．

3、Somenewmethodsdevel—opedandappliedinwatercavitationstudy，suchaslaserandX—raymeasurements，neutronradiographyphase-contrastmeasurementmaybepracticaluseforvisualizationofactualnozzlespraycavitationinthedieselengine．Theresultsshowthatthesynchrotronradiation

4、phase-contrastphotographyhasagreatsuperi—orityinstudyofsprayingcavitationcharacteristicsandtheneutronradiationphotographyexhibitsthedis—tinctiveadvantageinobservationofinsideofactualnozzle．0概述摘要：通过回顾国内外先期对于柴油机喷雾的空穴研究成果，指出了研究中的放大喷嘴尺寸、改变试验环境等方法所存在的不足之处。介绍

5、了对于喷雾过程的空穴有借鉴作用、目前运用于水中空穴的研究方法；介绍了运用激光光源的测试手段和X射线光源的测试方法，以及中子射线对于实际喷嘴的研究思路。研究结果表明：采用同步辐射相衬成像技术的空穴测试方法在研究喷雾空穴特性上具有极大优势，中子射线照相技术在透视喷嘴方面具有独到之处。关键词：内燃机；空穴；可视化；激光；相衬成像；X射线；中子射线照相技术Keywords：ICengine；cavitation；visualization；laser；phase-contrastphotography；X—r

6、ay；neutronradiationphotography中图分类号：TK421．4文献标识码：A燃油的雾化性能很大程度上影响着柴油机的工作性能和废气排放。影响雾化性能的因素有很多，其中，喷嘴内部液流中存在的空穴和喷雾出口处的空穴现象已经被认为是影响燃油雾化的最重要的因数之一。这些空穴现象给液流造成的紊乱对液体喷束雾化造成的影响，远远大于由于喷束与周围空气产生摩擦所造成的影响。由于大的压差和极高的喷射速度，在大多数工况下，空穴产生在喷嘴孔内部，且实际柴油机喷嘴的尺寸很小，空穴存在的时间很短暂，使得到

7、目前为止，对空穴还没有完全地研究透彻。随着各种先进的电子和光学测试等一些较为先进的试验手段的引入，对空穴的研究已经有了一定的突破。深入研究柴油机喷雾过程的空穴现象无论对柴油机燃油的喷射雾化机理，还是对改善柴油机的燃烧和降低排放均具有重要的实践意义。1空穴由于低压引起的从液态向气态的相变称为空收稿日期：2008—10-10基金项目：国家自然科学基金项目(50976100)作者简介：刘劲松(1985一)，男．硕士，主要研究方向为柴油机喷霉成像．E—mail：ifollowyona@yahoo．con．CB

8、；许沧粟(联系人)。副研究员，E-mail：xcs0929@163．col。·90·内燃机工程2010年第4期穴。在柴油机的喷孔人口处，因为横截面的变化与液体流向的急剧改变，使得液体边界层和孔壁发生分离，形成“缩流截面”，进而在“缩流截面”和孔壁之间出现了一个再循环区域。由理想不可压缩流体的伯努利方程可知：具有固定边界的流场内，沿流线速度越高、压力越低，如果静压力降到该液体饱和蒸气压以下，将会出现空穴[1]，如图1所示。图1喷嘴内流体情况学平衡的破坏和喷