柴油耦合喷嘴内空化流动对近场喷雾影响的模拟

孙丽芝，何邦全，张更伽，张 岩

柴油耦合喷嘴内空化流动对近场喷雾影响的模拟

孙丽芝1，何邦全1，张更伽1，张 岩2

(1. 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072；2. 中国北方发动机研究所，天津 300405)

柴油机共轨压力的提高使空化现象快速发生而影响柴油近场喷雾的初次破碎，进而对后续燃烧和排放产生作用．因此搭建了单孔柴油喷油器内外流耦合喷嘴三维数值模型，并进行了验证．在此基础上，模拟研究了针阀开启初期不同喷油压力下空化流动对近场喷雾特性的影响．模拟结果表明，喷孔内空化发展经历了3个阶段：单相流区(v＜0.3%)、空化发展区(0.3%＜v＜21%)及超空化区(v＞21%)，且空化发展中会伴随云空化的产生．喷油压力越大，空化初生时间越早，发展速度越快．进入超空化区后，空化气泡溃灭最先引起近场喷雾上游的主液柱区的破碎，破碎区逐步向喷雾下游延伸．空化引起喷雾破碎粒径减小，液滴数增加．空化使得喷雾径向速度增大，径向扩展能力增强，使得喷雾锥角增大．空化区涡值大，旋涡结构小且旋转强度大，进入喷射腔后增强了对喷雾的扰动，使得喷雾液芯变细，促进了液芯外侧的喷雾破碎．

喷嘴；空化流动；近场喷雾；破碎机理；数值模拟

柴油机的燃烧和排放特性与燃烧室内形成的混合气质量息息相关，而影响混合气质量的一个重要因素就是喷雾特性[1-3]．喷雾特性受多种因素的影响，其中，喷嘴内部的空化对近场喷雾的发展起着重要作用．目……