在这篇由杜宝国、孙彦华、生南南共同撰写的论文中,主要探讨了燃油射流超近距撞壁雾化的多片喷雾特性及其数值模拟研究。这一研究是在柴油机小型化、高压喷射技术发展背景下展开的。文章的主题和描述涉及了以下几方面的知识点:
1. 柴油机喷雾技术的发展背景:随着环保法规的日益严格,柴油机的发展趋势是小型化和高压喷射,以满足排放法规要求和减少二氧化碳排放。这导致喷雾撞壁现象几乎不可避免。
2. 喷雾撞壁的负面影响:当发生喷雾撞壁时,燃油容易沉积在壁面上形成近壁浓混合气区,这将导致柴油机的油耗增加,同时碳烟、一氧化碳(CO)及未完全燃烧的碳氢化合物(HC)的排放量也随之升高。
3. 喷雾撞壁的正面效应:通过合理引导喷雾撞壁,可以利用“卷毯效应”和“热反溅效应”等来获得更大的喷雾扩散空间和空气卷吸率,加速喷雾蒸发和二次雾化速度,从而促进油气混合和燃烧。
4. 喷雾碰撞方式的优化:采用合理的喷雾碰撞方式是避免燃油湿壁沉积和促进油气均匀混合的关键,这涉及到喷雾的空间分布特性。
5. 数值模拟软件的应用:文章提到利用三维计算流体动力学(CFD)软件Star-CD对多片喷雾特性进行数值模拟研究。数值模拟是现代工程研究中常用的方法,能够提供详细的流场分析,帮助研究人员在实际实验之前预测喷雾行为。
6. 数值模拟结果的分析:研究发现,在相同背压条件下,多片喷雾相对于自由喷雾具有较小的喷雾贯穿距,喷雾展开面积明显增大。此外,多片喷雾的油雾集中区域较小,粒径分布范围扩大,表明雾化质量得到改善。
7. 先进燃烧系统的例子:文章还提到了TRB(Tumble Rich Burn)、OSKA(Opposed Swirl Kurt Annular)、BUMP(Bowl-umplified Multiple Piston)、PCI(Pulse Combustion Injection)等先进的燃烧系统。这些系统采用了不同的喷雾碰撞方式和雾化技术。
8. 某些特定系统设计原则:例如,NICS-NH(New Injection-Combustion System Near-Head)、受限喷雾系统、近斜壁撞击雾化系统、圆环壁撞击雾化系统等,这些设计主要采用油束近距撞壁雾化方式,目的是利用碰撞来改善雾化效果。
文章最后提及的作者杜宝国是大连理工大学内燃机研究所和国家工程研究中心的讲师,主要研究方向包括内燃机燃烧、喷雾、代用燃料及CFD研究。这表明研究团队具备深厚的理论基础和实验经验,能够进行复杂的数值模拟和实验研究。
总体而言,这项研究突出了柴油机喷雾技术在改善燃烧效率、减少排放、以及提高燃油雾化质量方面的潜力,同时也展示了现代数值模拟技术在内燃机领域中的重要应用。通过优化喷雾碰撞方式和喷雾空间分布特性,可以为开发新型柴油机燃烧系统提供理论和技术支持。