直喷汽油机多孔喷油器喷嘴内部空化流动数值模拟研究
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更新于2024-09-04
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"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。
2021-10-27 上传
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