基于柴油的燃油射流超近距平板撞壁喷雾特性数值模拟研究.docVIP

  基于柴油的燃油射流超近距平板撞壁喷雾 特性数值模拟研究# 杜宝国1,2，孙彦华1,2，生南南1,2* 5 10 15 20 25 30 35 40 （1. 大连理工大学内燃机研究所； 2. 大连理工大学船舶制造国家工程研究中心，大连 116024） 摘要：喷雾结构及其空间分布直接影响燃油的雾化质量与混合气形成过程，进而对柴油机的 燃烧与排放特性产生重要影响。本文从有效减小喷雾主射流区体积并改善喷雾空间分布的角 度出发，对超近距平板撞壁喷雾的空间分布特性进行初步探索。应用三维 CFD 软件 Star-CD 对超近距条件下不同入射角、不同喷孔直径、不同环境温度、不同背压下的撞壁喷雾特性进 行了数值模拟研究。结果表明：在超近距平板撞壁条件下，随着入射角度逐渐变小，喷雾沿 壁面贯穿距增加；随着喷孔直径的增大，喷雾沿壁面贯穿距离及最大速度减小；随着环境温 度及背压的升高，喷雾沿壁面贯穿距离及最大速度降低。 关键词：柴油机；超近距撞壁；喷雾特性；数值模拟 中图分类号：TK421 Research of Diesel Spray Characteristics Based on Ultra-Near Wall Interaction DU Baoguo1,2, Sun Yanhua1,2, Sheng Nannan1,2 (1. Institute of Internal Combustion Engines, Dalian University of Technology; 2. National Engineering Research Center of Shipbuilding, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China) Abstract: Spray structure and its spatial distribution have significant influence on the fuel atomization and mixture formation, further affect the combustion and emission of diesel engine. Based on the perspective of reducing the main spray jet area volume and improving spray spatial distribution, this paper investigated the fuel spray spatial distribution of ultra-near wall interaction preliminarily. The three dimensional CFD package Star-CD was used to evaluate the influence of nozzle hole diameters, ambient temperature and back pressure on the characteristics of spray impingement. The results showed that the penetration distance increased with the reduction of the incident angle and decreased as the nozzle hole diameter increase. With the increasing of ambient temperature and back pressure, the penetration distance and the maximum velocity along the wall decreased. Key words: Diesel engine; Ultra-near wall interaction; Spray characteristic; Numerical simulation 0 引言 燃油喷雾特性及其与空气混合过程是影响柴油机燃烧与排放性能的重要因素。柴油喷雾 的宏观结构主要包括高密度、高速率油滴组成的主射流区和其外围低密度、高紊流油滴与空 气组成的混合流区两部分[1]。传统柴油机的燃烧主要为边喷油、边燃烧的扩散燃烧过程，燃 油射流中液核下游过浓的预混合区被认为是喷雾燃烧中碳烟生成的根源，而理论当量比下的 扩散燃烧则是 NOx 生成的本源[2]。当代中小型直喷柴油机的燃油喷射压力呈现出越来越高 的发展趋势，油束与燃烧室壁面发生碰撞已不可避免，而由此导致的燃油壁面堆积会对柴油 机的燃烧