喷嘴空化现象数值模拟CFD硕士论文

1、喷嘴内部流场及空化现象的数值模拟动力机械及工程， 2011， 硕士【摘要】 喷嘴内部流场的流动和空化现象,决定了喷油器的喷射和雾化性能,从而直接影响到内燃机的动力性和排放特性。由于喷油器尺寸细小,结构精密,并且内部流动复杂,用试验的方法很难研究内部流体的流动特性。由此,本文主要利用商用CFD软件ANSYS FLUENT对喷嘴的内部流动和空化现象进行了数值模拟研究,并对喷嘴初始条件和几何结构进行了变参数的研究,为喷油器的改进和完善提供理论依据。本文主要完成的工作包括：1)进行了喷嘴三维流场模拟分析,得到了在不同针阀升程下喷嘴内部流场压力场和速度场的变化规律。通过模拟计算结果得出了不同喷油压力,不

2、同喷孔直径,不同进口圆角以及不同喷孔内壁粗糙度对流场的影响。2)根据现有的两种喷嘴结构STD和VCO型喷嘴,对喷嘴进行了结构改造,并通过模拟分析得出三种喷嘴结构的优劣性。3)模拟了二维喷孔中的空化现象,分析、讨论了不同进出口压力,不同喷孔直径,不同喷孔长度和不同进口圆角对燃油空化的影响。4)给出喷孔的扩张收缩系数的定义,模拟了不同扩张收缩系数喷孔中空化现象的演变过程。分析喷孔中的空化强度随喷孔扩张与收缩程度的变化,以及扩张收缩系数对喷孔空化现象的影响。 更多还原【Abstract】 The internal flow and cavitation phenomena in a noz

3、zle hole are thought to be a very important factor to affect fuel inject and atomization performance, thus directly influence dynamical and emission performance of diesel engines. The study of the internal flow inside the nozzle of the fuel injector is limited by several factors, including the extre

4、mely small size and detailed structures of the nozzle and complex flow. Experimental study is very difficultly for flow characteristic inside.For thi. 更多还原 【关键词】 喷嘴； 空化现象； 数值模拟； CFD； 【Key words】 nozzle； cavitation phenomena； numerically simulation； CFD； 摘要 3-4 ABSTRACT 4-5 第一章 绪论 9-17 1.1 引言 9-

5、10 1.2 喷嘴内部流场计算模拟的发展 10-13 1.2.1 国外动态 10-12 1.2.2 国内动态 12-13 1.3 空化现象的国内外发展动态 13-15 1.3.1 国外动态 13-14 1.3.2 国内动态 14-15 1.4 本文主要研究内容 15-17 第二章 喷嘴三维流场数值模拟计算方法 17-29 2.1 计算流体动力学概述 17-19 2.1.1 CFD简介 17-18 2.1.2 CFD求解流程 18-19 2.2 喷嘴流场流体动力学基本控制方程 19-20 2.3 喷嘴流场三维湍流模型 20-23 2.3.1 湍流流动特征 20-21 2.3.2 湍流数值模拟 2

6、1-23 2.4 数值求解技术 23-24 2.5 控制方程离散方法 24-25 2.6 模型网格的生成 25-26 2.7 壁面函数的介绍 26-27 2.8 ANSYS Fluent软件介绍 27-29 第三章 喷嘴内部流场三维数值模拟分析 29-55 3.1 柴油机STD喷嘴的几何参数 29 3.2 建立物理和网格模型 29-33 3.2.1 物理模型的建立 29-30 3.2.2 网格模型的建立 30-33 3.3 喷嘴内部流场模拟的算法及边界条件 33-35 3.4 喷嘴内部流场模拟计算和分析 35-43 3.4.1 压力场分析 35-38 3.4.2 速度场分析 38-39 3.4

7、.3 不同针阀升程下的流场分析 39-43 3.5 喷嘴内部流场的变参数研究 43-51 3.5.1 不同喷油压力下的流场分析 43-45 3.5.2 不同喷孔直径的流动分析 45-48 3.5.3 改变喷孔入口圆角 48-50 3.5.4 增大喷孔粗糙度 50-51 3.6 喷嘴结构的优化改进 51-53 3.7 本章小结 53-55 第四章 喷嘴内部空化现象的模拟 55-75 4.1 课题意义 55-57 4.2 喷嘴内部的空化现象 57-60 4.3 空化现象的控制方程和数学模型 60-61 4.3.1 基本方程 60 4.3.2 空化模型 60-61 4.4 空化现象的模拟 61-73 4.4.1 模型的建立与初始条件 61 4.4.2 结果与分析 61-64 4.4.3 初始条件的影响分析 64-67 4.4.4