喷油嘴内流特性与喷雾特性研究及结构优化

张俊红，李晨阳，裴国斌，李哲华，王西博，林杰威

（1.天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300354；2.天津仁爱学院 机械工程系，天津 301636）

0 概述

喷油嘴是柴油机喷油器的关键偶件，其内部流动性能和喷雾特性对柴油机燃油喷射系统性能和缸内燃烧的质量起决定性作用。在喷油器工作过程中，喷油嘴内部由于压力的变化可能会发生空化现象，燃油的空化现象在增大喷油嘴出口处的喷雾锥角的同时降低流动效率［1］。此外喷孔内空化气泡的生成和溃灭会引起喷油嘴的空蚀，从而影响喷油器的寿命和可靠性［2］。文献［3］中研究表明，空化现象造成的压力波动会引起喷孔内燃油压力的不均匀分布，从而影响循环喷油量的一致性。因此减轻空化现象对于提升喷油嘴流动性能及其可靠性有重要意义。而燃油的雾化更是直接决定了缸内混合气的品质从而影响柴油机的燃烧和排放过程［4］，因此改善喷油嘴的雾化性能同样具有重要意义。

近年来，许多学者对喷油嘴的燃油流动、空化特性及喷雾特性开展了深入的研究，由于喷油嘴特征尺寸较小，流动速度及压力高，使得通过试验测试喷油嘴内部流动性能难度较高［5］，大多数学者利用数值计算方法对喷油嘴性能进行分析。文献［6］中利用MATLAB/Simulink 软件，对喷油器进行了一维仿真分析，研究了旁通油孔直径、进/出油孔直径等结构参数对喷油特性的影响。一维仿真不能反映喷油嘴内部流场的变化及空化现象的产生机理，存在一定的局限性，对喷油嘴进行三维流场仿真非常必要［7］。……