柴油机喷油器空化效应数值模拟研究

"柴油机喷油器内部空化效应的模拟研究 (2011年)" 柴油机喷油器是内燃机中一个至关重要的组件，其工作性能直接影响发动机的燃烧效率和排放特性。该研究专注于喷油器内部的空化现象，这是一种由于压力变化导致液体局部区域产生气泡的现象。在2011年的这项工作中，研究人员通过使用CFD-Fire软件进行数值模拟，详细研究了在针阀运动下，喷油器由单相流转变为超空化状态的过程及其流体力学特征。 空化的形成始于喷孔进口的拐角处，随着流速的增加，空化现象逐渐加剧，最终在整个喷油器内部形成，使流场转变为气液两相流。这种超空化状态对燃油的雾化有着显著的影响，尤其是对于初次雾化的形成至关重要。在瞬态条件下，针阀的动态运动引起喷孔进口附近的压力波动，这些波动导致部分空化和超空化变得不稳定，从而影响燃油的雾化质量。 文章指出，随着现代柴油机喷油压力的提升，油嘴内部的空化现象更加显著。为了满足日益严格的环保标准，理解和控制喷油器内部的空化过程显得尤为重要。传统上，对喷油器空化的研究分为实验研究和数值模拟，但由于喷油器的微小尺寸和复杂的流场结构，实验研究存在诸多困难。而随着计算流体动力学(CFD)技术的进步，数值模拟已成为研究喷油器空化的主要手段。 当前的数值模拟方法主要包括均相流法、VOF自由表面法等，但每种方法都有其局限性，如均相流法无法准确反映气液两相间的交互作用。因此，持续改进和优化模拟方法，以更精确地模拟喷油器内的气液相互作用，对于提高柴油机的燃烧效率和降低排放具有重要意义。 此项研究的结果为柴油机设计者提供了深入理解喷油器内部空化现象的基础，有助于开发更高效的喷油系统，以实现更好的燃烧性能和更低的环境影响。未来的研究可能将集中在如何通过优化喷油器设计来控制和利用空化效应，以提高燃油雾化效果，进一步改善发动机的性能。