柴油机双层多孔喷油嘴瞬态流动特性

以某型国产喷油器喷油嘴为对象,在X射线精确测量其几何参数的基础上,采用动网格技术对喷油嘴内部瞬态流动进行模拟研究,并通过可视化试验验证所建模型的准确性.研究了不同位置处、不同喷射压力下喷孔内流量系数、气相体积分数随针阀运动的变化,分析了燃油性质对喷孔内流动特性的影响.结果表明:在相同的喷油压力下,上层喷孔与下层喷孔相比,空穴现象会提前出现,且空穴发展更加迅速,空穴区域更大;针阀关闭阶段与针阀开启阶段相比,喷油嘴内部空穴发展较快,喷嘴内空穴在针阀关闭的前一刻会瞬间增加;喷油压力增加,空穴现象产生时刻提前,空穴发展区域增大;进出口压力相同时,喷孔内空穴现象的发展及其强度受燃油运动黏度、饱和蒸汽压和密度的影响.     

针阀粗糙度对柴油机喷孔空化现象的影响

针对目前柴油机广泛应用的无压力室(VCO)喷嘴,搭建大尺度可视化喷嘴稳态实验系统,采用高速摄像及粒子图像测速(PIV)技术,研究针阀粗糙度及粗糙区域长度对喷孔内空化现象及流动特性的影响.研究结果表明:针阀粗糙度的增大对喷孔内空化现象有明显的抑制作用;针阀粗糙度对空化现象的影响是通过改变喷孔内部流体的时均速率和湍动能等流动特征实现的;针阀粗糙区域长度变化对空化现象的影响规律与粗糙度相似,但影响程度较弱;粗糙度及粗糙区域长度对空化现象的抑制作用随针阀升程增大而减弱.     

旋转矩形通道内湍流流动与换热的直接数值模拟

对旋转矩形通道内的湍流流动和换热进行了直接数值模拟.非稳态N-S方程的空间离散采用二阶中心差分法,时间推进采用二阶显式Adams-Bashforth格式.分析了旋转对通道截面上主流平均速度、截面流速以及截面平均温度的影响,结果表明:在不考虑离心力的作用时,随旋转数的增大,管道截面的平均速度减小,平均湍动能减小,与静止时相比,旋转数为1.5时平均湍动能减小了33%;在考虑离心力的影响时,对于径向旋转轴向出流,平均速度增大,平均湍动能增大,而对于径向旋转轴向入流,结果相反.在旋转数为1.5时,与不考虑浮升力相比,对于径向旋转轴向出流,平均湍动能增大了17%,而对于径向旋转轴向入流,平均湍动能减小了43%.     

超高压喷射条件下非常态燃油缸内喷雾特性

为了研究超高压喷射条件下缸内非常态燃油的雾化特性,分析非常态燃油各个物性参数与压力之间的关系;搭建可视化喷雾闪光摄影试验台架,在AVL FIRE平台上对喷雾过程进行三维数值仿真;利用喷雾发展的试验结果验证仿真模型的准确性,并研究喷射背压、喷孔直径对燃油雾化特性的影响。研究结果表明:在超高压喷射条件下,燃油密度、音速和弹性模量的增大有利于油滴在喷嘴出口处获得较大的湍动能,进一步提高燃油的雾化质量;喷射背压增大时油束与缸内空气之间的能量交换加剧,射流扰动增强,加剧了油滴的二次破碎;随着喷孔直径增大,油束的初始湍动能增加,有助于气态燃油向燃烧室四周和底部扩散发展。     

柴油机双层多孔喷油嘴内部空穴两相流动研究

针对柴油机喷油嘴内部两相流动影响柴油的雾化质量、燃烧特性及整车的排放特性,而柴油机喷油嘴头部细微结构的变化显著影响喷油嘴内部流动等问题.以某型国产喷油器喷油嘴为对象,在X射线精确测量其几何结构参数的基础上建立物理模型,基于多维数值模拟软件AVL FIRE对喷孔内部空穴两相流动特性进行模拟,分析不同位置喷孔及不同喷射压力对喷孔内部两相流动特性的影响.结果表明:同一喷射压力下,上下层喷孔位置对喷孔内部空穴产生时刻、分布区域及强度都产生影响,压力分布、液相速度分布及液相湍动能分布也各不相同;不同喷射压力下,空化强度随喷油压力的增加而提高.     

喷气涡流纺旋转气流场及纱体运动的数值模拟

对喷气涡流纺喷嘴内的高速旋转气流场进行分析研究,并在此基础上研究纱体在该气流场中的运动。对喷气涡流纺喷嘴及纱体分别进行三维建模,采用Realizable κ-ε模型求解高速旋转气流的湍动特征,采用壁面函数法对近壁区域的流动进行求解,采用三角形插值法对纱体运动进行求解。实现对喷嘴内高速旋转气流的动力学特性及纱体运动的三维数值模拟分析,揭示喷气涡流纺纱过程中喷嘴内高速旋转气流的流动规律、湍动现象及纱体的运动情况。模拟结果表明:气流速度在喷孔出口处最大,且气流区域各截面的径向速度均为正值,这有助于自由端纤维的形成和纱强力的提高;喷嘴内气流区域各截面有不同程度的不规则湍流涡存在;温度在喷气孔的出口处最小;喷嘴内气流的静压值大部分为负压且小于外界大气压强;喷气孔气流流线进行较为规律的旋转运动,而喷嘴入口气流流线较为复杂,并有回流现象;纱体在喷嘴高速旋转气流场中运动时会产生较大的位移和弯曲,而产生的扭转相对较小,几乎没有伸长。     

底吹冰铜吹炼炉中气-液流动状况的数学模拟

采用Eulerian-Eulerian模型描述了底吹冰铜吹炼炉内气液两相流行为,在模拟结果与实测结果一致的基础上,对双喷嘴在不同喷气角度下熔池内的气液两相流行为及气体含量进行模拟计算与比较.结果表明:随着喷吹角度的增大,喷溅情况相应有所减弱,在14°对喷角度下的喷溅现象最为严重.随着双喷嘴对喷角度的增大,射流轴线横向穿透距离增大,湍动能的分布区域也相应增大,气泡在容器中停留时间增加.但当夹角超过一定范围后,继续增大角度会使喷嘴口距离液面垂直距离减小,气泡在熔池中的停留时间反而减小,其中28°对喷角度下,熔池中的气体体积分数最大,而且湍动能分布范围最广.     

基于空穴初生的柴油机喷孔内部流动

为揭示喷油嘴内空穴流动机理,设计可视化试验装置,观察了喷孔内空穴流动.采用混合多相流模型、空穴模型、标准k-ε方程模拟了气液两相的空穴流动.分析了不同喷油压力、气核体积分数、液体黏性、壁面物性、表面张力对空穴流动的影响.结果表明:随着入口压力的增加,空穴初生逐渐发展为超空穴;当空穴参数小于临界空穴参数时,流量系数随空穴...     

淹没条件下星形喷嘴射流流动特点的模拟研究

为了优化钻头水功率配置,提高井眼净化效果,对新近引入石油工程中的星形喷嘴射流进行了模拟研究,建立了喷嘴射流流场的流动控制方程,采用有限体积法对其进行离散,结合Realizable k-ε模型对方程组进行求解,并将计算结果与圆形喷嘴射流的结果进行了对比。对比结果发现,淹没条件下喷嘴出口截面形状对射流的影响主要体现在射流的起始段,起始段内星形喷嘴射流流场较圆形喷嘴射流的要复杂。当喷距大于4倍喷嘴当量直径时,星形喷嘴最大、最小截面上轴向速度和湍动能的衰减趋势同圆形喷嘴的衰减趋势一致,两个截面上射流速度剖面满足自相似性。     

质子交换膜燃料电池阴极扩散特性的数值分析

针对交指型质子交换膜燃料电池阴极,采用通用Darcy定律来描述多孔介质内的流体流动,建立一个二维的稳态的多组分的传输模型.通过求解模型,得到电极内的压力、速度、质量分数分布,并讨论进、出口之间压差、电极厚度和电极肋条宽度的改变对电池性能的影响.结果表明:随着进、出口之间压差的增加,电流密度是增大的,但是增大的幅度是逐渐降低的;电极厚度存在一个最优值,该值依赖于电极结构和气体分配器的设计参数;采用窄的电极肋条有利于提高电池的性能.