原文传递
油醇混合燃料喷雾特性研究及喷嘴优化
| 论文题名： | 油醇混合燃料喷雾特性研究及喷嘴优化 |
| 关键词： | 油醇混合燃料;喷雾特性;数值模拟;喷嘴优化;结构参数 |
| 摘要： | 随着经济发展和社会进步，能源短缺和环境污染已经成为世界范围内日益突出的两大主要问题。内燃机作为汽车的主要动力源，在大量消耗石油资源的同时又对环境产生排放污染，因此选择替代燃料以及提升内燃机的排放性能是人们关注的重点。中国是农业大国，煤炭等矿物资源储备丰富，这为醇醚等代用燃料的应用提供了前提。在代用燃料中，甲醇和乙醇代用燃料近年来受到了广泛关注，醇类燃料与汽油相比，具有更高的辛烷值、更宽泛的着火范围、更高的火焰传播速度以及更高的汽化潜热值，这些特点保证了发动机更高的工作效率和更清洁的排放性能。对于醇类燃料的研究，主要集中在发动机冷启动、油耗、燃料腐蚀性等问题，关于燃料物化属性对喷雾及燃烧的影响研究较少。 本文通过实验和数值模拟的结合，主要对甲醇汽油和乙醇汽油的密度、粘度和表面张力进行了测量和计算，并以多孔低压直喷喷嘴为研究载体开展了醇类燃料的瞬态光源（白光）喷雾特性测试等实验，寻找外界控制因素、燃油物性与燃料喷雾特性之间的关系，并联合三维CFD（计算流体动力学）软件AVL FIRE完成喷嘴内部流场和外部喷雾特性的仿真计算，最后通过修改低压直喷喷嘴内部尺寸参数进行喷嘴的CFD优化设计。 通过研究发现，甲醇汽油和乙醇汽油的密度、粘度和表面张力随着温度的升高而降低，随着油醇混合物中醇类比例的增大，密度、粘度均升高，而表面张力无明显变化规律。密度和粘度的升高导致非闪沸喷雾贯穿距在整体趋势上的下降，而较大的饱和蒸汽压导致闪沸喷雾的贯穿距增大，表面张力与喷雾角的变化趋势基本上是相反的。根据仿真计算结果，汽油、甲醇和乙醇的喷雾在喷口下方20mm平面的SMD（索特平均直径）较小，在0-85％醇类比例范围，SMD逐渐增大，而85-100%醇类比例范围 SMD大幅度减小。从不同结构参数的喷嘴仿真计算得知，对于与本文所使用的低压直喷喷嘴结构类似的喷嘴，减小喷孔锥角（减小角α）或者增大喷孔进口处液腔厚度（增大角γ）有利于提高喷雾的雾化效果。通过对外界控制因素、物性以及喷嘴结构参数三方面的匹配，可以得到较好的油醇混合燃料喷雾特性。在今后的研究中，将对特殊工况下（如闪沸条件）的油醇混合物喷雾特性进行更深入的研究，以及在光学发动机的动态环境下研究燃料的喷雾与燃烧特性，对本文提到的影响雾化质量的重要结构参数进行进一步的优化，以求得到油醇混合燃料的最优雾化效果。 |
| 作者： | 朱斌 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 许敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
