第4期（总第231期） 2017年8月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
苏航宇，韩振南，刘邱祖
（太原理工大学，山西太原030024）
No 4 (Serial No 231 )
Aug2017
摘要：柴油机喷油嘴内部喷嘴流量和空化现象直接影响到燃油的喷射和雾化，进而影响柴油机的性能和排放。
以两种非对称柴油机喷油嘴一小压力室喷油嘴（mini-sac)和无压力室喷油嘴（VCO）为例，通过Fluent软件对其进行空化和流量数值仿真，研究入口压力和背压参数对质量流量变化的影响。研究结果表明：在相同进出口压力下，mini-sac型喷油嘴各孔的流量均比VCO型的大；在较低和中等进口压力下VCO型喷油嘴各孔比mini-sac型更容易产生空化，而在较高的进口压力下这两种类型喷油嘴各孔产生空化难易程度基本一致；当进口压力不变时，随着出口压力的降低，在无空化产生时其质量流量与压力差呈线性关系；当空化出现时其质量流量继续增加，当出现超空化现象时该孔的质量流量不再变化；随着各孔的轴向央角的增大，流量越小，空化越容易：对于这两种喷油嘴来说，只有mini-sac型孔3和孔4的空化出现在喷孔的上端和下端，其余孔的空化都只产生在上端。
关键词：柴油机；喷油嘴；空化；数值模拟 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 2017 04 010
中图分类号：TK42384
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)04-0048-05
在实际商业使用中的现代柴油机喷油器喷嘴有很多类型，而最常见的两种是小压力室喷油嘴和无压力室喷油嘴。不同种类和结构的喷油嘴其内部的流动特性和空化程度也不同，喷嘴内高度的瑞流强度和气液两相的存在使得油液的流动变得很复杂。针对喷油嘴内部流动，大量的学者对此进行了研究：何志霞等通过数值模拟和可视化试验分析了流量系数与空穴参数之间的关系；钟汶君等通过可视化试验发现增大喷孔长度和减小喷孔与喷嘴轴线间夹角都能抑制喷孔内空化现象；优滑等3通过试验得出喷油器出口压力对喷油率的影响；QiuT 等通过数值模拟研究了喷射背压对喷嘴内部空化发展的影响，特别是在堵塞过程中的流动特性；邵壮等5将高速摄影和长工作距离显微成像技术应用在可视化试验台上，分析了喷嘴儿何结构对空穴陷界初生现象的影响。
由于现代柴油机的压缩比逐渐提高，其进气压力也在不断增加，并且预喷会使在开始主喷时缸内压力很高，导致喷油嘴的出口压力不断增加，因此，柴油机燃油喷射特性必须考虑出口压力的影响。本研究采用不同的进口压力和背压来分析两种非对称喷油嘴（mini-sac和VCO）内部流动的质量流量和
收稿日期：2017-04-18；修回日期：2017-07-20
其空化特性，
数学模型 1
本研究采用Ansys162fluent软件进行数值计算。喷油嘴内部流动为三维空化两相瑞流模型，此模型考虑了气液两相的相对滑动并在瑞流黏性计算中考虑因空化气泡产生的涡黏性的影响.能够反映流体更多细节["]。其方程的具体描述如下：
连续性方程形式为
gat:p+(a + p+ t)=
Fw。(1)
at
r.+
式中：和k表示物质状态，k=1表示气相，k=2表示液相；a为k相体积分数；o为k相密度；v为k 相的速度；t为时间；I为相和1相的质量传输。
相体积分数必须满足
动量方程为
α=1。
a(a·)+ (α·· ·)= at
·+α.(+T))+
(2)
。(3)
>M+k
+0.0.8
=+k
作者简介：苏航字（1993一），男，硕士，主要研究方向为案油机燃油喷射系统的优化设计；2280310396@qcom
通讯作者：韩振南（1958一），男，教授，主要研究方向为车辆传动故障诊断分析、车辆振动与噪声控制xhennan_han@hotmailcom，