第5期（总第238期） 2018年10月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 5 (Serial No 238 )
Oct2018
面转维
王廣，宁智，吕明”，蒋中锋
(1北京交通大学机电学院，北京100044;2.中自环保科技股份有限公司，凹川成都611731）
摘要：以大涡模拟方法为基础，建立了圆环旋转黏性射流的仿具模型，对圆环旋转黏性射流的破辞过程及表面波结构进行了研究。结果表明：气液两相速度分布的不同会导致液膜出现空洞，空洞长大融合后会使液膜破碎为分裂液丝：长径比在3～15的分裂液丝占总数的832在性力的主导作用下，分裂液丝会发生颈缩现象，破碎成多个分裂液滴；在气相扰动和端流脉动的共同作用下，在圆环旋转黏性射流的液膜表面会形成表面波；当轴向速度在100～150m/s范国内增大时，轴向表面波波长增长率明显增加随着周向速度的增大，圆环旋转黏性射流周向表面波波长的增长速率会逐渐增大。
关键词：压力旋流喷嘴：黏性射流；破碎；表面波；数学模型 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2018 05 001
中图分类号：TK421
文献标志码：B：
文章编号：1001-2222(2018)05-0001-07
传统的进气道喷射（PFI）汽油机在冷起动时，部分燃烧会产生未燃烃类排放（UBHC）的间题，因此缸内直喷（GDI)汽油机得到了越来越多的关注。缸内直喷汽油机喷射压力高，所以可以获得更好的客化及混合效果，进而提高燃烧稳定性并目减小发动机节流损失2。压力旋流喷嘴具备结构简单、制造方便、雾化效果好等优点，因此压力流喷嘴已经广泛地应用于各类缸内直喷发动机中[3]
深人了解压力旋流喷嘴的喷雾特性，还需要对液体射流的过程进行分析。Rayleigh等L4-提出了员射流表面波模式，给出了最大表面波增长率的橱念：此外，还研究了环状液膜的破碎规律，环状液膜受到扰动后，会在喷嘴出口的位置产生波动，它的破碎长度短于平面液膜射流的破碎长度。Rayleigh认为，在较低的气液速度差下，环形断裂带的厚度与液膜发生破碎时的厚度基本一致。
圆环旋转黏性射流是压力旋流喷嘴射流的简化模型7]，JunIshimoto[8-1o」采用大涡模拟方法和 VOF方法对圆环旋转黏性射流的雾化过程进行了数值模拟，并对液膜厚度、射流形态以及粒径分布等进行了研究分析，高时还对喷嘴内部的端动能、气液相界面的表面波动以及喷嘴壁面受力情况的变化等内容进行了研究。
周立新等对圆环旋转黏性射流的喷嘴内部收稿日期：2018-03-09；修回日期：2018-09-29
基金项目：国家重点研发计划资助（2017YFC0211104）
流动进行了数值研究，研究结果给出了喷嘴内气液两相的流动过程，并得到了流场内细微的瑞流结构岳明等2利用VOF方法模拟了不同压力条件下喷嘴内部的流场气液分布以及流场结构，得到广气液交界面的变化过程
与圆柱射流以及平面射流表面波结构的研究相
比，对员环旋转黏性射流破碎过程的研究还不是很深入，速度、物性等因素对表面波的影响规律还不是很清楚，
因此，本研究采用数值模拟的方法对员环旋转
黏性射流进行研究。为了提高模拟的精确度，使用大涡模拟的方法模拟瑞流，并用CLSVOF方法追踪气液两相流相界面，研究圆环旋转黏性射流形态的一次破碎过程和二次破碎过程。分析了表面波的产生机理,并研究轴向速度和旋转强度等因素对表面波结构的影响。
1物理模型及数值方法 1.1仿真模型的建立
建立仿真模型是对圆环旋转黏性射流进行研究的前提和基础。本研究建立了如图1所示的计算域，其中图右侧为圆台形流场，小圆直径为10mm，大圆直径为25mm，长度为20mm，在小圆的中心设置环形出口边界，如图左侧所示，环形外圆直径
作者简介：王赛（1992—），男，硕士，研究方向为内燃机燃烧与排放；15121355@bjtueducn