直喷汽油机多孔喷油器喷嘴内部空化流动数值模拟研究

"直喷汽油机多孔喷油器喷嘴内部流动数值模拟，王兆文，丁红元，黄荣华，刘贝。本文通过双流体法和线性空化模型，研究了直喷汽油机多孔喷油器喷嘴内的流动特性，探讨了空化流动的发展规律，并对比了不同的空化判断方法。" 直喷汽油机，或称为缸内直喷汽油机（Gasoline Direct Injection, GDI），是现代汽车发动机技术中的一种重要类型，它通过将燃油直接喷入气缸内，以提高燃烧效率和降低排放。多孔喷油器则是GDI系统的关键组件，它由多个喷孔组成，能够实现更精细的燃油喷射控制。 该研究由王兆文、丁红元、黄荣华和刘贝合作完成，他们利用双流体法对喷油器喷嘴的内部流动进行了数值模拟。双流体法是一种处理流体流动和相互作用的计算方法，它考虑了液体和蒸汽两相流的动态过程。在此基础上，研究团队引入了线性空化模型，以分析喷嘴内部可能发生的空化现象。空化是指由于压力降低导致液体局部区域形成气泡的现象，这在高压喷射过程中是常见的。 研究结果表明，喷孔内和针阀开启关闭时与阀座缝隙间存在空化现象，且空化形态随时间变化。这种不稳定性可能导致喷射流量的减少和流速的增加，不同喷孔之间的流量也会出现差异。此外，研究者提出了临界空化数作为预测空化现象的有效指标，这是一个衡量液体是否会发生空化的关键参数。 对于GDI多孔喷嘴，研究发现只有在喷射压力极低且喷射背压很大的分层燃烧工况下，才可能出现无空化的情况。分层燃烧是GDI技术中的一种燃烧模式，旨在改善燃油经济性和减少污染物排放。 关键词涉及的领域包括汽油机技术、直接喷射、多孔喷嘴、空化流动和数值模拟。这些关键词揭示了研究的核心内容，即如何通过数值模拟深入理解多孔喷油器的工作原理，以及如何优化设计以提高发动机性能和降低排放。 这项工作是在国家高技术研究发展计划（863计划）的资助下进行的，表明了对内燃机技术创新和理论研究的重视。其中，通信联系人黄荣华教授在内燃机性能优化、喷雾、燃烧和排放控制方面有深入研究，这也反映了研究团队的专业背景和研究方向。 这项研究对理解和改进直喷汽油机的喷油器设计具有重要意义，为空化流动的控制提供了理论依据，并为未来的发动机性能优化提供了新的视角。