分会场

高效清洁燃烧

摘要

摘要：在内燃机的燃烧过程中，主要由射流的雾化驱动的空气与燃油的混合起到了重要的作用，最终控制污染物的产生。优化燃油的喷射和雾化质量是提高内燃机的燃油经济性和降低其排放的最有效途径之一。燃油缸内射流经一般经历初次破碎和二次破碎两个过程。而更好的初次破碎被认为能够提供更好的雾化质量和二次破碎，从而形成更好的空气/燃油混合物。含有微气泡的燃油被认为可以通过微气泡的爆炸或者坍塌来影响燃油的初次破碎，从而获得更好的燃油破碎。 然而，内燃机喷射压力的不断增大，以及微气泡难以在射流中进行观察。这要求我们充分了解燃油射流破碎机理，透彻理解含微气泡燃油破碎的起源及对后续射流破碎的影响。所以本研究的重点是采用高速显微镜成像技术和CFD数值模拟相结合，研究了不同喷射压力和初始条件下的燃油的初次破碎和微气泡在燃油喷射过程中的发展变化及对初次破碎的影响。 本研究首先利用结合长工作距离显微镜的高速摄影技术，分析船用柴油机单孔喷油器出口处后2mm范围内柴油的初级破碎。利用三维仿真软件fluent的VOF(Volume of Fluid)模型和K-ω模型对柴油喷射进行了三维数值仿真，验证了喷雾模型模拟近场喷雾的有效性。在此基础上进一步分析残余燃油的初次破碎及微气泡对初次破碎的影响。结果表明：随着针阀开启，腔内压力不断上升，但因为船机喷油器响应时间慢，在整个近场燃油初次破碎研究过程中，喷油压力远低于目标压力，燃油在喷孔流动缓慢，“蘑菇头”的初步形成由这种层流状态导致，这也说明了高喷射压力状态下，“蘑菇头”迅速消失是因为层流状态过快结束。此外，残余燃油在新鲜燃油的推动下，逐渐向前运动。新鲜燃油中心处速度高，当到达压力腔与喷嘴处时，在节流效果的影响下，速度再起加快，残余燃油开始呈现被逐步穿刺现象。部分残余燃油未被推出喷嘴，而是分布在腔体及喷嘴的壁面处，随后被新鲜燃油携带流出。此外，微气泡随新鲜燃油在喷嘴内运动中，呈现被压缩坍塌的效果，加剧了燃油快速破碎，但并未观察到微气泡爆炸的现象。

关键词

微气泡;初次破碎;喷雾

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