存在溫度擾動的圓環旋轉黏性液體射流穩定性

閻 凱，寧 智，趙 晉，呂 明，孫春華，3

(1.北京交通大學 機械與電子控制工程學院，北京 100044; 2.中國科學院電工研究所，北京 100190;3.上海交通大學 內燃機研究所，上海 200240)

1 前 言

燃油霧化好壞關系內燃機能否實現高效、清潔燃燒，而液體射流穩定性對射流的破碎霧化具有決定性作用，其研究對于內燃機燃燒技術的發展具有重要的理論意義和實際應用價值。

壓力旋流噴嘴具有可靠性高、霧化效果好、所需泵端壓力低等優點[1]，已廣泛應用于航空和船用發動機、燃氣輪機及工業窯爐等噴射系統[2-3]。隨著技術的不斷發展，壓力旋流噴嘴也逐漸用在內燃機，特別是汽油缸內直噴(GDI)發動機的燃油噴射中[4]。

在內燃機中，壓力旋轉噴嘴形成的圓環旋轉黏性液體射流與環境存在溫度差異。射流液體與周圍環境氣體間存在溫差時，溫度擾動的存在能導致液體射流界面穩定性發生變化。雖然作者已研究了黏性、表面張力、旋流強度等對圓環旋轉黏性液體射流穩定性的影響[5-7]，但并未考慮溫度擾動的影響。

近年來，國內外一些學者采用射流線性穩定性分析方法，對存在溫度擾動的液體射流穩定性問題進行了研究，分析非均勻液體溫度、均勻環境溫度、周期性變化環境溫度等條件下的溫度擾動對液體射流穩定性的影響，取得了重要研究成果[8-13]。研究表明，當射流表面存在溫度擾動時，射流表面將產生熱毛細力，進而產生Marangoni流動，從而對射流穩定性產生影響；另外，射流液體的黏性、導熱率、比熱容等物性參數不同時，溫度擾動對射流穩定性的影響會發生變化。……