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從洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧形式可以看出,無氣輔助噴射系統(tǒng)具有較高的噴射壓力,并且噴霧穿透距離發(fā)展很快。每個(gè)液體射流在中間都有明顯的液柱??諝廨o助射流系統(tǒng)由于壓縮空氣擾動(dòng)對(duì)霧化液滴有明顯的破碎作用,霧化液滴霧化效果良好??諝廨o助噴射系統(tǒng)的噴霧穿透距離遠(yuǎn)小于非空氣噴射系統(tǒng)的噴霧穿透距離,大大降低了洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)水滴撞擊的可能性。由此可見,在降低噴射壓力的條件下,空氣輔助噴射系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)與高壓無空氣輔助噴射系統(tǒng)相同的燃料霧化程度。在本章中,使用兩個(gè)噴霧系統(tǒng)模型對(duì)有或沒有空氣輔助噴射的噴霧場進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。從停留時(shí)間、噴霧滲透和噴霧粒度等方面分析了噴霧特性。結(jié)果表明,洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)30MPa空氣輔助噴射模型的噴霧特性與80MPa空氣輔助噴射模型相同。

60MPa空氣輔助噴射模型和LoMPa空氣輔助噴射模型的霧化特性達(dá)到了相同的霧化效果??諝廨o助噴射系統(tǒng)可以在低壓力下改善噴射特性,同時(shí)降低噴射壓力而不影響噴射系統(tǒng)的霧化特性,從而為今后噴射系統(tǒng)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。柴油機(jī)具有功率范圍大、效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn),已成為我國動(dòng)力機(jī)械發(fā)展的重點(diǎn)之一。提高洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵途徑之一是提高噴射壓力。目前國內(nèi)常用的高壓柴油機(jī)噴射壓力可達(dá)180MPa,液滴直徑主要為5。50微米。然而,由于對(duì)制造壓力有嚴(yán)格的要求,中國不可能批量生產(chǎn)。本文在查閱國內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)空氣動(dòng)力輔助噴射的霧化機(jī)理,提出了實(shí)現(xiàn)高壓噴射相同霧化效果的低壓空氣輔助模型方案。

液體射流從洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴噴出后,在噴嘴出口附近破裂。在空氣阻力和表面張力共同作用下,射流引起氣液界面處的激波增長和液芯內(nèi)的湍流,射流柱破碎形成液滴。液滴在空氣中的擴(kuò)散增加了氣液接觸面積,為隨后的霧化過程創(chuàng)造了有利的條件,并減少了液滴之間碰撞的可能性。在洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧場中有兩個(gè)斷裂。由于液滴與環(huán)境流場的相對(duì)速度,液體表面波的不穩(wěn)定生長增強(qiáng),振幅增大,直至霧化成大量液滴。通過霧化燃料獲得小液滴是我們的最終目標(biāo)。

洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧場試驗(yàn)技術(shù)一直是內(nèi)燃機(jī)燃燒研究的有效工具。研究人員可以直接觀察和測量噴霧場的霧化,并能對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析。噴霧試驗(yàn)可以在真實(shí)條件下再現(xiàn)多個(gè)噴霧場,并直接記錄噴霧場中的液滴速度、粒徑和運(yùn)動(dòng)趨勢。同時(shí),大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為噴霧模擬研究奠定了可靠的基礎(chǔ),可以準(zhǔn)確地模擬模型,從而可以準(zhǔn)確預(yù)測噴霧場數(shù)據(jù),減少工作量和成本。目前,研究洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧空間形態(tài)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法有基于幾何光學(xué)的直接成像、高速攝影等。
以不同注射壓力下的洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)SMD曲線分別作為注射壓力lOMPa、20MPa和30MPa。從圖中可以看出,噴霧的粒徑隨噴射壓力的增加而減小。隨著注入壓力的增加,SMD值相對(duì)減小。在噴射時(shí)間為0.6ms時(shí),洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)在空氣輔助模型中,由于射流與空氣的動(dòng)能和動(dòng)量交換,出現(xiàn)SMD值-發(fā)展曲線拐點(diǎn)。噴嘴噴射初期,射流的動(dòng)能較大,洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)缸套,液滴的SMD值較大,壓縮空氣被壓縮。

洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)大量氣體排放后,洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī),液滴的破碎更加強(qiáng)烈,液滴SMD值降低。然而,洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán),一般來說,洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)活塞,射流本身的動(dòng)能相對(duì)較大,并且液滴的顆粒尺寸正在增加。實(shí)踐證明,噴霧壓力的提高明顯提高了霧的質(zhì)量。得到了LoMPa、20MPa和30MPa空氣輔助注射模型在3.0Ms時(shí)的噴霧粒度分布圖。當(dāng)噴射壓力為1OMPa時(shí),90%的液滴尺寸小于26.99μm;當(dāng)洛陽4110發(fā)動(dòng)機(jī)噴射壓力為30MPa時(shí),90%的液滴尺寸小于22.68μm;隨著注射壓力的增加,大液滴尺寸的比例減小,液滴增大會(huì)促進(jìn)噴霧霧化。


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