PDF《柴油机喷孔内空化过程与流动特性研究》

丁红元等[

1 2 ] 对多喷孔流量的研究表明: 固定入口压力, 随 着背压降低, 燃油流量先增加后稳定;

崔慧峰等[

1 3 ] 对柴油机喷孔的仿真研究表明: 提高入口喷油压力, 喷孔出口燃油流速增加, 流量系数减小.仇滔等[

1 4 ] 基于试验, 研究了喷油器出口压力对喷油率的影响, 发现空化阶段, 随喷油器背压的增加燃油流量系数 增加.上述文献证明了喷孔内易于空化, 且空化对 喷孔流量和流量系数产生显著影响, 但是, 没有对喷 孔内的空化发展过程及不同过程对流通能力影响开 展深入研究.本文以等比例放大喷油器喷孔模型为 基础, 结合三维仿真 ( C o m p u t a t i o n a l f l u i dd y n a m i c s , C F D ) 计算, 分析喷孔内空化的发展过程、 不同空化 阶段的特点和对流通能力的影响.

1 比例放大喷孔和等效压力边界条件 由于喷油器喷孔直径很小, 直接观察喷孔内部 的空化流动非常困难.本文基于相似原理, 保证结 构相似和空化数相似, 采用等比例放大喷油器喷孔 模型开展试验[

1 5 ] . 实际喷孔尺寸( 长 *直径) 为2m m*0 2m m , 试验中, 将喷油 器喷 孔比 例放 大 5倍, 放大 后尺 寸(长*直径) 为10m m*1m m .试验用透明的聚甲 基丙烯酸甲酯材料加工喷油器喷孔, 如图 1所示. 图1比例放大喷孔 F i g .

1 S c a l e u pn o z z l e 试验装置如图 2所示, 燃油经过滤清器由油泵 泵入油轨中, 在燃油进入比例放大喷孔之前, 为保证 所测压力的稳定性, 在入口 K i s t l e r 压力传感器前端 约50c m处安装一个油量稳压器.其中, 光源采用 强光灯.主要设备参数如表 1所示. 光源和高速摄像机在同一轴线, 置于比例放大 喷嘴的两侧.背压调节阀调节出口背压, 以便获得 不同出口背压.由于喷孔的尺寸小, 燃油在喷孔内 温度变化较小, 可近似将喷孔内的燃油流动简化为 恒温过程[

1 6 ] , 本文在试验中燃油温度保持为

2 5 ℃. 试验过程中, 分别固定入口压力为 3MP a 和4MP a , 改变出口背压, 测量燃油质量流量. 为保证所测燃

0 6

3 农业机械学报2016年表1设备参数 T a b .

1 E q u i p me n t p a r a me t e r s 设备名称 型号 参数 高速 摄像机 P h a n t o mv

7

3 灵敏度:

4 8

0 0 I S O/ A S A m o n o c h r o m e ,

1 2

0 0 I S O/ A S A c o l o r , 拍摄频率:

66 8 8帧/s(全分辨率);

5000

0 0 帧/s(加速模式) 压力 传感器 K i s t l e r

4 0

6 7 C

3 0

0 0 量程: 0~

3 0 0M P a , 灵敏度:

0

3 3 3m V/ MP a ,端点线性度: <

±

0

5 % F . S . O . , 固有频率:>

2

0 0k H z , 工作 温度: 0~

1 2

0 ℃ 油量 稳压器 N X Q A ( A B ) /

2 0 共称压 力:

2 0MP a , 连接方式: 螺纹连接, 最大排流量:

1 0~

4 0L 光源 T YL E D 电压:

2 2 0V , 功率:

4 0 0W 电子 计量秤 C H S D 量程: 0~

3 0k g , 灵敏度温漂: ≤1 2*

1 0 -

5 ℃, 非线性: ≤0

0 1 %F . S 油质量流量的准确性, 本试验在每一工况下连续测 量3m i n , 每次测量 3次, 取平均值.根据空化数相 似原理[

1 5 ] , 当实际柴油机出口压力在 8MP a时, 得 到的等效压力边界条件如表 2所示. 表2等效压力边界 T a b .

2 B o u n d a r yo f e q u i v a l e n t p r e s s u r e s 实际出口 压力 / MP a 等效出口 压力 / MP a 空化 数 等效入口 压力 / MP a 实际入口 压力 / MP a

8 1

0 1