气助雾化喷嘴结构对煤油雾化影响的+CFD研究硕士学位论文.pdf

中图分类号:TK46+1 论文编号:1028702 12—S081
学科分类号:080204





硕士学位论文





气助雾化喷嘴结构对煤油雾化影响的
CFD 研究







研究生姓名郑艳
学科、专业车辆工程
研究方向车辆发动机
指导教师杨海青副教授




南京航空航天大学
研究生院能源与动力学院
二О一一年十二月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Energy and Power Engineering

CFD Research on the Effects of
Air-assisted Atomizer Structure on
Kerosene Atomization



A Thesis in
Vehicle Engineering
By
ZhengYan
Advised by
Associated Prof. Yang Haiqing

Submitted in Partial Fulfillment

of the Requirements

for the Degree of

Master of Engineering
December,2011
承诺书

本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进
行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致
谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位
或证书而使用过的材料。
本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部
分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描
等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)





作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士论文
摘要
内燃机燃料中,煤油的闪点较高、挥发性与蒸发性比较差,故煤油的使用更为安全也易于
存储和运输,因此研究以煤油为燃料的内燃机具有重要意义。国外研究机构大多采用点燃式煤
油发动机,需要首先解决煤油雾化的问题。国外Orbital公司研制的气助雾化喷嘴,利用压缩空
气对液体燃料的气动力,促进燃油雾化,具有雾化质量对燃料种类不敏感、喷油压力要求不高
的优点,为煤油燃料的雾化问题提供了有效的技术途径。
本文在查阅大量国外相关文献、专利以及在前人所做工作的基础上,利用 CFD 数值分析方
法,应用 FLUENT 商业软件对气助雾化喷嘴煤油燃料雾化特性进行数值模拟,与前期进行的定
容弹内喷雾实验结果做对比,最终完成对喷嘴煤油燃料雾化特性的仿真分析。
本文建立了气助雾化喷嘴的三维实体模型、几何模型和数学模型,确定了气助雾化喷嘴煤
油燃料的雾化模型。
本文对针阀全开时的气助雾化喷嘴进行稳态喷雾场的数值模拟,对喷嘴的流场和喷雾场进
行了理论分析,讨论了喷嘴的工作参数和结构参数对煤油燃料雾化特性的影响以及喷嘴出口下
游截面喷雾粒径的分布情况。
为了进一步分析喷嘴的雾化特性,本文对气助雾化喷嘴进行瞬态喷雾场的数值模拟。分析
煤油燃料喷射过程的瞬态流场和瞬态喷雾场,将瞬态喷雾的喷雾形态和喷雾实验高速摄影图像
进行对比分析;从喷嘴内部总压分布图发现总压损失比较严重的地方,并进行了喷嘴结构优化;
分析喷雾液滴停留时间、喷雾粒径等来进一步掌握气助雾化喷嘴煤油燃料的瞬态喷雾特性。

关键词:煤油,气助雾化喷嘴,CFD,稳态喷雾场,瞬态喷雾场,定容弹











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气助雾化喷嘴结构对煤油雾化影响的 CFD 研究
ABSTRACT
In the bustion engine fuel, kerosene is relatively safe and easy to store and transport
with its high flash point and poor evaporation. So, the research on kerosene fuel bustion
engines is of great significance. Foreign research institutions tend to use