柴油机喷嘴内空穴流动可视化试验与数值模拟

柴油机喷雾特性除了与气缸内气流运动有关外,也与喷嘴内空穴流动有密切的关系.设计了比例放大多孔喷嘴内空穴流动和喷雾的可视化试验装置,进行了不同燃油喷射压力下喷嘴内空穴现象和喷雾的可视化试验,对所建喷嘴内空穴流动的三维数值计算模型进行了试验验证.采用试验和数值模拟相结合的方法分析了喷嘴内部流动从单相湍流流动发展为空穴流动、超空穴流动的流动特性,得出了喷嘴流量系数与喷射压力及空穴参数之间的关系以及喷嘴内出现空穴现象的临界条件.     

电控汽油喷射器内部流场的数值仿真研究

建立某型汽油机喷油器喷嘴内部的三维计算模型,运用CFD软件对喷油器球阀处于不同升程条件下喷嘴内部流动进行模拟计算,得到了喷嘴内部的压力分布和喷孔出口的速度变化等规律。计算结果可为后继喷雾场研究提供边界条件,对喷油器的结构优化设计具有指导意义。     

垂直多孔喷嘴内部流动空穴现象数值模拟分析

柴油机喷嘴内部空穴流动是影响喷雾特性的重要因素,在对柴油机喷嘴喷孔内部空穴流动现象分析的基础上,利用混合多相流空穴模型对垂直多孔喷嘴完全发展了的空穴流动进行了三维数值模拟,分析了喷油压力、气缸背压及喷孔入口圆角半径与喷孔倾角对喷孔内部空穴分布的影响。验证了低空穴参数对应的空穴层延伸长度较长,喷孔入口锐边过渡会增加喷孔出口液流紊乱,从而加速雾化。     

柴油机燃油喷雾的三维数值模拟研究

在对柴油机喷嘴建立三维动态网格并对其内部流动进行数值模拟之后,得到喷孔出口的瞬态质量流率,作为后续喷雾模型得出边界条件。把燃油喷射系统内部流动和喷雾结合起来研究,将能更真实地和更准确地反映燃油喷射现象,为柴油机燃油喷射系统技术水平的发展提供强有力的理论依据。     

汽车用LPG喷射阀内流动过程的数值模拟

为了研究LPG(液化石油气)在不同形状的双孔喷嘴内的流动情况和气穴现象,用FIRE对LPG(主要针对液态丙烷)自由喷雾的流动特点进行了数值模拟和探讨。首先查表、计算得到丙烷气体的14组物化参数,建立丙烷的参数数据库,再在pro/e2000 i中建立3种结构喷嘴的实体模型,将其导入FIRE中进行模拟分析,得到喷嘴内部绝对压力、速度及体积分数的模拟图形,并分析了喷嘴形状对气体颗粒形成的影响。     

喷油嘴内燃油流动对柴油机喷雾的影响

利用CFD软件对某六孔喷油嘴内部燃油进行了流动计算,分析了喷油嘴内部燃油速度场及空穴的分布情况;以燃油流动的计算结果作为初始条件,进行了喷雾过程的数值模拟,并把计算结果与不使用初期破碎模型而得到的喷雾计算结果相比较.结果表明:喷油嘴内燃油流动模型为模拟燃烧室内的喷雾提供更准确的初始条件,更能较为真实地反映燃油的喷雾特性.     

内燃机喷雾模型的研究现状

喷雾模型是内燃机CFD软件中重要的组成部分,而喷雾模型是由多种子模型组成的。正确设定喷嘴出口的边界条件和选择恰当的喷雾破碎模型成为成功分析和优化内燃机喷雾过程的先决条件。本文着重介绍了孔式喷嘴流动模型和基于表面波不稳定性理论的WAVE模型、KH—RT模型、Huh—Gosman模型和LISA模型,以及它们在CFD软件中的应用。这些模型的应用从理论上讲可以大大提高内燃机喷雾多维模拟的计算精度。     

喷油嘴内燃油流动对喷雾影响的数值分析

采用CFD动态模拟计算分析不同针阀升程时刻燃油在喷油嘴内的流动情况以及燃油雾束的空间分布。结果显示气穴最早出现在喷孔进口面上边界,由于针阀的运动气穴区域被分成两个区域,并且一直延伸到喷孔出口。提取喷孔出口区域的速度分布、气相体积分数等数据并作为初始边界条件导入喷雾计算中,并对喷雾过程进行试验验证。试验结果和模拟计算结果显示了高度的一致性,从而验证了喷嘴内部不同的流动特性将会造成喷雾形态的差异。     

多喷嘴冲击式水轮机内部流动研究

为了提高冲击式水轮机的出力与比转数,在设计时往往采取增加喷嘴数,但喷嘴数的增加会引起转轮内部流动的相互干涉,降低机组效率.本文采用CFD技术对六喷嘴冲击式水轮机转轮内部流动进行数值模拟,通过水斗数与喷嘴数之间的相互流动计算结果,优化出六喷嘴冲击式水轮机在转轮斗叶数为21个时,正好与喷嘴数相匹配,得到单个水斗接受射流全过程的速度、压力分布以及水流迹线,多个喷嘴同时作用时转轮内部流动的干涉情况.     

ZH1105W柴油机喷嘴参数优化的数值模拟研究

采用多维数值模拟软件STAR-CD及ES-ICE对直喷式柴油机ZH1105W缸内喷雾和燃烧过程进行了三维数值模拟,计算了3种不同喷嘴4×0.32,5×0.27和6×0.22 mm对柴油机燃烧过程的影响以及对NOx和Soot排放的影响,得出了3种不同喷嘴下气缸内的可燃混合物、温度、NOx和Soot的分布图,同时分析了NOx和Soot随曲轴转角的变化情况。研究结果表明,在ZH1105W柴油机中采用5×0.27 mm喷嘴,可以改善燃油雾化质量和油气混合质量,同时获得较好的燃烧和排放性能。     

增压器蜗壳喷嘴出口的变宽度设计思想和计算

为了研究涡轮增压器无叶蜗喷嘴宽度对其出口气流速度场分布的影响，用k-ε双方程模拟模拟蜗壳内的气流运动情况，计算了不同喷嘴宽度对无叶蜗壳喷嘴出口气流角和速度分布的影响。计算出发现固定喷嘴宽度难以解决气流角和速度分布不均匀的问题，因而提出了一种变喷嘴宽度的设计思想。计算结果表明，变喷嘴宽度能明显改善气流角和速度分布的均匀性。     

自激脉冲空化喷嘴三维非稳态流动的数值模拟

选择RNG k-ε、Realizable k-ε、标准k-ω和SST k-ω这4种湍流模型,对低压自激脉冲空化射流喷嘴内部流场进行数值模拟研究,验证其对脉冲空化喷嘴内部三维非定常流场模拟的适定性,研究表明RNG k-ε模型的模拟精度高且易收敛,网格无关性验证和时间步长分析说明应尽量减少时间步长.基于三维非稳态空化模型,考虑重力因素,对喷嘴腔室内部流场进行了数值分析,通过压力、速度、水蒸气体积分数和温度的分布云图,分析了1个周期内腔室内部空化初生、能量集中和释放的演变过程,解释了空化射流的产生机理,与试验结果对比,验证了腔室内部流场演变的正确性,考虑重力因素,进行喷嘴内部流场三维模拟更加符合工程实际.     

高压喷射条件下非常态燃油喷嘴内部空化流动特性

为了改善柴油机喷嘴出口处燃油液滴的破碎状态并增加初始湍动能,采用了180 MPa的高压燃油喷射。推导了受高压喷射影响时非常态燃油各个物性参数与压力之间的关系。搭建了高压定容器喷雾闪光摄影试验台架,在AVL FIRE软件平台上建立了喷油嘴喷孔内部流场的三维CFD模型,通过喷雾测试结果对仿真模型进行了修正。分析了喷孔内部气液两相流场的三维流态以及空化流动特性。结果表明,非常态燃油物性参数的变化有利于增强空化效应;增大燃油喷射背压对孔内的空化效应具有抑制作用;随着喷孔直径增加,燃油高速区域扩大,空化效应增强;增大喷射夹角也有利于增强空化效应,但效果不明显。     

设施离心雾化喷雾机的雾化性能探究试验

针对无行间硬化路与悬挂导轨的南北垄种植的日光温室，可采用离心雾化与气流辅助技术进行行侧施药作业。针对搭载对行间歇施药控制系统的推车式电动离心雾化喷雾机，以体积中值直径、相对跨度为指标，喷雾距离、雾化器转速、泵流量为试验因素，进行雾滴粒径影响因素试验和雾滴粒径模型标定试验。试验结果表明：流量、雾化器转速与其控制电机占空比均可进行线性拟合；针对体积中值直径，仅在雾化器电机占空比为15%时，喷雾距离呈负相关的显著性影响；任一喷雾距离或流量，雾化器转速对其呈负相关的显著性影响；任一雾化器转速，泵流量呈正相关的显著性影响；雾化器转速、泵流量均对相对跨度呈正相关的显著性影响；采用非线性回归法，建立喷雾距离在0.50~1.00 m下雾化器转速和泵流量相关的初始雾滴粒径模型，在有效占空比范围内，雾滴粒径在469~1003 μm范围可调，满足不同情况下的雾滴粒径需求。     

双腔室自激振荡脉冲喷嘴空化射流的数值模拟

为研究自激振荡脉冲喷嘴结构参数对内部空化射流流场的影响,以单腔室自激振荡脉冲喷嘴结构为基础,对采用前后串联方式建立的双腔室自激振荡脉冲喷嘴进行Fiuent数值模拟.选用RNG k-ε湍流模型,分析来流雷诺数、前后腔室腔长比、腔径比的改变对空化射流的影响,并以腔室内的液相体积分数及喷嘴出口处的流速作为流场变化的评价指标.数值研究结果表明:当双腔室内部来流雷诺数由2.98×10⁵变到4.31×10⁵时,喷嘴腔室内的空化程度先增大后减小,与之相对应的液相体积分数先减小后增大;前后腔室腔长比为0.67时,腔室内空化气囊形状规则同时具有对称分布的涡环结构,有利于脉冲空化射流的发生;当腔室腔径比为1.20时,腔室内涡环结构与空化气囊均具有一定的对称性,同样可促进脉冲空化射流的发生,同时在出口处速度分布均匀且流速较大.     

气流辅助防飘移流场三维数值模拟

采用离散相模型、标准k-ε湍流模型与Couple算法,应用计算流体力学软件Ansys Fluent,对气流辅助喷雾流场进行了三维数值模拟.研究气流辅助的防飘移机理,分析不同条件气流辅助喷雾对雾滴飘移的影响.计算结果表明:气流辅助通过改变自然气流运动方向,胁迫雾滴运动,可以明显减少雾滴的飘移量;风量越大,产生的飘移越小;气流方向与垂直方向成30.时,产生的雾滴飘移率最小;喷头越接近辅助气流,产生的飘移越小.自然风速小于5m/s时,辅助气流能够有效地防止雾滴飘移;自然风速大于5m/s时,雾滴飘移率大于40％.     

可调式射流泵性能的数值模拟

应用RNGκ-ε湍流模型及SIMPLE算法,对采用喷针调节喷嘴过流面积的可调射流泵在不同开度下的性能进行了数值模拟,并与试验数据进行对比分析．结果表明：喷针对可调射流泵性能有一定的影响,随着开度的减小,行程的增大,对可调射流泵效率的影响也越大．在大开度情况下数值计算的可调射流泵性能曲线与试验数据吻合较好;在小开度及小流量比工况下二者趋势一致,但存在一定偏差．通过对试验数据与数值计算值的对比分析,提出了基于数值模拟结果的可调射流泵的实际性能预测公式,该公式可以用数值模拟的结果来预测可调射流泵的实际性能,为可调射流泵的设计提供指导．