第33卷(2011)第2期智能化与控制
柴油机 Diesel Engine
Vol. 33(2011),No. 2
高压共轨燃油喷嘴空穴流动的非稳态模
张辉亚，冯明志，王锋，浦卫化，闫萍
（七一一研究所，上海201108）
摘要：建立了船用柴油机高压共轨燃油喷嘴空穴流动的非稳态计算模型，采用AMESim模拟计算结合高压共轨燃油系统平台试验的方法对高压共轨燃油喷嘴空穴流动进行研究。研究结果表明：该方法可以较为准确地确定燃油喷射过程中喷嘴内部的压力波动；非稳态模拟可以较好地反映燃油喷射压力的波动对喷嘴内部压力分布和喷孔中燃油喷射速度的影响；在高压喷射条件下，
喷孔中形成挑射液流的空穴流态，燃油喷射压力的波动对其影响较小。关键词：高压共轨；燃油實嘴；空穴流动；非稳态模拟
中图分类号：TK421*，4
文献标识码：A文章编号：1001=4357(2011)02-0026-04
UnsteadySimulationofCavitationFlowforHigh
Pressure Common-Rail Fuel Injector
Zhang Huiya, Feng Mingzhi, Wang Feng, Pu Weihua, Yan Ping(Shanghai Marine Diesel Engine Research Institute，Shanghai201108)
Abstract: The unsteady calculation model of cavitation flow for high pressure common-rail fuel injector of marine diesel engine was set up. Then the cavitation flow for high pressure common-rail fuel injector was studied by the way of combining AMESim simulation with high pressure common-rail fuel injection system bench test. The results showed that: during fuel injection, the pressure fluctuation in injector could be exactly obtained by the method; the unsteady simulation could well reflect the effect of fuel injection pres-sure fluctuation on pressure distribution in injector and fuel injection velocity of nozzle hole; in high pres sure injection, the cavitation flow of hydraulic flip may be formed in nozzle hole, and the effect of injec-tion pressure fluctuation on it was smaller.
Keywords: high pressure common rail; fuel injector; cavitation flow; unsteady simulation
0前言
表面波不稳定性、空穴现象和湍流扰动是高压燃油射流雾化的三大主要动因。喷嘴内的空穴现象对高压燃油射流的分裂雾化具有重要影响，已成为国内外研究者关注的一个重点(2-")。由于柴油机喷嘴喷孔的结构尺寸较小，直接测量较为困难，早期研究者多基于比例放大的喷嘴模型进行试验研究[4)。但Arcoumanis等人(5)的研究发现，比例放大喷嘴与真实喷嘴的空穴结构并不完全相同。然
而，基于真实尺寸的喷嘴试验较为困难，且仅容易得到空穴形成过程对流量系数等宏观参数的影响。因此，基于多维模型的数值模拟，已逐渐成为研究喷嘴空穴现象的重要手段。
在已有的研究中，绝大多数是在稳态条件下研究空穴现象，即忽略了压力波动的影响。然而，在柴油的高压喷射过程中，往往伴随着压力波的传递。Tsunemoto等人()采用应变仪，确定喷嘴压力室内的压力值；在其测量的20~30MPa范围内，
收稿日期：2010-11-19；修回日期：2010-12-28。
作奢简介：张解亚（1977-），男，博士后，主要从事内燃机喷雾燃烧过程的模拟研究，E-mail：zhanghy03@163.com。