柴油机喷嘴内涡线空化特性的实验与数值模拟

郭根苗，何志霞，王 谦，管 伟，邵 壮，王健权

(1.江苏大学能源研究院，镇江 212013；2.江苏大学能源与动力工程学院，镇江 212013；3.中国科学院山东中科先进技术研究院，济南 250100)

柴油机在可预见时间内仍然是交通运输、国防、农业、工程等领域的主要动力来源，高效、清洁依旧是先进柴油机的优化目标.柴油机喷嘴内高速气液两相空化湍流直接影响了燃油的喷雾雾化质量，进而对柴油机的燃烧和排放性能产生重要影响，因此得到了广泛关注[1-4].柴油机喷嘴内的空化现象包括几何诱导空化和涡线空化[5-6]：前者是喷嘴内流道收缩，流体流速增加、喷孔内局部压力下降至流体饱和蒸汽压时产生的一种复杂气液两相湍流，这类空化流动已被深入广泛地研究[7-9]；后者由喷嘴内旋涡流动引起，旋涡核心低压区使得气相积聚并发生气液相变.目前对于涡线空化的研究相对较少，尚不能对其初生机理、流动特性及影响形成全面认识.

Roth 等[10]基于某比例放大透明6 孔喷嘴的试验结果，得出柴油机喷嘴内的涡线空化可被区分为针阀-喷孔型和喷孔-喷孔型两类.孙申鑫等[11]根据比例放大喷嘴内涡线空化流动特性的可视化试验结果分析了两类涡线空化对喷雾的影响.Gavaises 等[5]采用可视化试验方法对比分析了比例放大和真实尺寸量级喷嘴内两类涡线空化的稳态特性，研究指出渐缩锥形喷孔可大大抑制几何诱导空化现象，但更有利于涡线空化的产生和发展.但他们的研究……