共軌系統參數對柴油機霧化特性影響的研究

邵利民，徐慧峰

（海軍上海地區裝備修理監修室，上海200136）

0 引言

噴霧混合過程對柴油機燃燒及其性能具有決定性的影響，燃油噴霧是高壓燃油噴入燃燒室后，以空氣動力霧化機理起主導作用，形成的一個由連續液體、離散油滴、燃油蒸氣和空氣組成的兩相混合物的場[1]。在高壓共軌柴油機中，共軌系統參數，諸如噴射壓力、噴嘴直徑以及缸內背壓等對噴霧發展過程影響較大[2]。

本文利用AVL公司開發用于模擬內燃機噴霧、燃燒過程的CFD軟件FIRE對噴嘴噴霧場進行三維瞬態數值模擬，仿真研究共軌系統參數對噴霧發展過程的影響規律，并建立了噴霧試驗臺架，對仿真計算的準確性進行了驗證。

1 計算網格

計算網格質量在CFD模擬計算中非常關鍵，直接影響到計算結果的精度和解析的斂散性。根據噴嘴各處不同的流動特點，對針閥和針閥體間的區域，噴孔內流動區域、噴孔入口以及壁面區域的網格數量及疏密程度進行了不同的處理，本文中噴孔入口附近區域網格最密，最大網格尺寸小于10-5m[3]。本文噴嘴的計算網格如圖1所示。噴嘴型號分別為8 mm×0.13 mm和6 mm×0.2 mm。

圖1 噴嘴計算網格

為了模擬燃油在高背壓環境下的霧化發展過程，建立了與試驗條件相同的高壓容器計算網格，網格如圖2所示，網格總單元數為86 400個。

圖2 高壓容器計算網格

2 模型選擇及邊界條件

采用k-ε-f模型為湍流模型，選用KH-RT破碎模型為液滴破碎模型，采用WAVE離散模型為燃油霧化模型，采用Dukowicz模型為蒸發模型[2]。……