浅谈喷雾基于PLIEF技术两次喷射柴油喷雾结构和特性定量

论文导读：
摘要：低温燃烧概念是实现内燃机高效、低污染燃烧的新途径，对于柴油机而言，喷雾喷射、雾化、蒸发、卷吸历程是影响整个燃烧历程的重要环节。本论文设计开发了复合激光诱导荧光测试系统，在定容内可模拟1100K环境温度和60kg/m3环境密度的喷雾环境，可实现对气、液相柴油喷雾浓度场和气相温度场的定量探讨。本论文利用复合激光诱导荧光技术在定容内定量探讨了单次和两次喷射时喷雾进展历程，并在此基础上探讨环境密度对喷雾结构和特性的影响。根据喷雾结构参数特性，以及燃油喷射率、液滴蒸发率和环境气体卷吸率之间的联系，可以把喷雾的进展历程分成三个阶段。喷雾进展初期，喷雾气液相同时产生并一起向前贯穿，此时液滴蒸发较慢，气相当量比小于2；喷雾进展中期，液滴蒸发速率逐渐增加，液相贯穿达到最大贯穿距离时，蒸发速率与燃油喷射速率达到动态平衡，而液滴蒸发在气相喷雾内部形成大量当量比大于2的过浓混合气，环境气体还来不及稀释；喷雾充分进展期，液相稳定在最大贯穿距离处，气相继续贯穿，环境气体对喷雾气相的稀释作用显著，当量比大于2的过浓混合气质量分数逐渐下降。喷雾进展历程中，气液相喷雾浓度场和气相温度场体现出显著的分层现象。喷雾浓度由喷雾到内层以0逐渐增大到最大值，气相喷雾温度由喷雾到内层以环境气体平均温度逐渐下降到最低值。将喷雾分两次喷射时，每次喷射的燃油量较少，蒸发形成的气相也少，两次喷射之间的停喷阶段为油气充分混合提供充足时间。因而采取两次喷射可有效降低当量比大于2的过浓混合气的质量分数，提升当量比小于1的稀混合气的质量分数，这样有利于减少燃烧历程中soot的生成量。环境密度对喷雾的破碎、雾化和气液相贯穿有很大影响。提升环境密度可以推动喷雾沿径向的进展，喷雾头部体积变大；可减小气液相贯穿距离，减少或避开燃油湿壁；可加速喷雾进展，改善充分进展阶段气相喷雾头部均匀性；可提升液滴蒸发速率，使过浓混合气燃油质量分数峰值出现的时刻提前，为后期喷雾混合提供充足时间。但环境密度过高，喷雾贯穿距离太短，严重限制油气混合及环境气体的充分利用。由此，提升增压度必须考虑喷雾贯穿与燃烧室的配合。关键词：复合激光诱导荧光技术论文两次喷射论文喷雾进展论文浓度场论文温度场论文喷雾结构论文
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ABSTRACT4-6
目录6-8
第一章 绪论8-29

1.1 概述8

1.2 柴油喷雾探讨的作用8-10

1.3 柴油喷雾特性的探讨10-27

1.3.1 柴油喷雾破碎机理的探讨10-16

1.3.2 柴油喷雾特性的探讨16-21

1.3.3 喷雾结构的探讨21-27

1.4 本论文探讨内容及作用27-29

第二章 试验原理和设备29-40

2.1 复合激光诱导荧光技术原理29-32

2.

1.1 荧光与荧光原理29-31

2.

1.2 复合激光诱导荧光技术原理31-32

2.

1.3 荧光物质和激光的选择32

2.2 复合激光诱导荧光试验系统32-38

2.1 光路系统33-34

2.2 定容系统34-35

2.3 单次高压燃油喷射系统35

2.4 制约和采集系统35-38

2.5 均相混合气发生器38

2.3 本章小结38-40

第三章 复合激光诱导荧光定量标定原理40-52

3.1 气相荧光系数 Kv的标定40-44

3.

1.1 气相荧光系数 Kv的标定原理40-41

3.

1.2 气相荧光系数 Kv的标定历程41-42

3.

1.3 气相荧光系数 Kv的标定结果42-44

3.2 气相喷雾浓度场和温度场的标定44-46

3.3 气相当量比的计算46-48

3.4 液相喷雾浓度场的标定48-49

3.5 标定后温度场对喷雾气液相浓度场的影响49-51

3.6 本章小结51-52

第四章 两次喷射喷雾特性的探讨52-82

4.1 试验参数的设定52-53

4.2 单次喷射喷雾特性53-58

4.

2.1 试验准备53

4.

2.2 单次喷射喷雾进展历程53-57

4.

2.3 喷雾结构参数定义57-58

4.3 两次喷射喷雾特性58-66

4.4 环境密度对喷雾特性的影响66-81

4.5 本章小结81-82

第五章 全文总结82-84
参考文献84-91
发表论文和参加科研情况说明91-92
致谢92