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基于缸内直喷方式的甲醇喷雾撞壁特性及可燃混合气形成研究
| 论文题名： | 基于缸内直喷方式的甲醇喷雾撞壁特性及可燃混合气形成研究 |
| 关键词： | 甲醇发动机;缸内直喷方式;喷雾撞壁;可燃混合气;组织燃烧 |
| 摘要： | 甲醇作为“碳中性”燃料是内燃机最具前景的石油替代能源之一。因其理化特性明显异于汽、柴油，其喷雾撞壁行为也与常规燃料不同。所以了解其喷雾撞壁特性及其对喷雾混合气形成过程的影响，可以为优化甲醇发动机的组织燃烧提供理论依据。 论文通过定容燃烧弹内喷雾发展及撞壁实验，结果显示：环境压力越大，撞壁喷雾径向尺寸发展越缓慢；在一定的燃油温度范围内，燃油温度越高，壁面液膜的蒸发效应越强，撞壁喷雾在径向上发展得越缓慢；壁面距离喷孔越远，撞壁喷雾在径向上的发展越慢；壁面倾斜角度越大，撞壁喷雾沿斜面方向的发展越快；在一定的壁面温度范围内，喷雾撞壁后径向展开速度随壁面温度的升高而升高，但当壁面温度达到或超过燃油的莱顿弗罗斯特效应温度后，撞壁喷雾的径向发展将会受到限制；壁面油膜的存在会抑制撞壁喷雾在径向上的扩展。 为了探究影响壁面液膜蒸发的因素，论文模拟分析了定容弹内不同形态液膜的蒸发过程，结果显示：相同液膜厚度的液膜，液膜面积越大，甲醇的蒸发速率越快；液膜面积不变，液膜厚度越大，单位时间甲醇的蒸发量越少；相同液膜面积与液膜厚度的液膜，边界周长越长，单位时间的甲醇蒸发量越多；相同液膜面积、液膜厚度与液膜边界周长的液膜，空气流速越快，甲醇的蒸发速率越快。 论文对发动机缸内条件下甲醇的喷雾过程进行了模拟。模拟分析表明喷雾扩张角、喷孔数目以及喷射脉宽均会影响甲醇喷雾空间雾化蒸发与壁面液膜蒸发的速率，合理改变三者之间的匹配关系，可以在保证较高甲醇蒸发率与较小索特平均直径的前提下，有效减少缸内液膜的质量。论文最后模拟分析了复合喷射条件下气缸内的喷雾混合过程，结果表明合理的复合喷射策略，可进一步减少点火时刻缸内的液膜质量。 |
| 作者： | 张学刚 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 刘会猛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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