柴油机喷雾质量直接影响到燃油在气缸内的燃烧过程,良好的雾化质量能有效提高燃油利用率,从而改善燃油经济性,降低污染物排放。大量研究证实喷孔内部空化现象对燃油一次雾化效果起着关键性的作用,进而影响喷雾特性。喷嘴内空化现象的产生能有效提高燃油喷射的雾化质量,但同时会造成喷嘴内部的气蚀磨损,影响喷嘴使用性能,因此对喷孔内部空化现象进行研究具有重要意义。本文采用数值模拟的方法,研究喷嘴结构参数和喷射条件对喷孔内瞬态空化流动特性以及对应出流特性的影响。在研究过程中,首先通过与Arcoumanis C.等人的透明喷嘴实验结果的对比验证了物理模型的准确性,并且经过深入分析确定了混合多相流模型、标准-模型以及Schnerr and Sauer模型为模拟柴油机喷嘴内部空化流动较合理的物理模型。在此基础上在CFD平台上利用动网格技术完成瞬态模拟,发现喷孔内空化现象与针阀动态运动过程密切相关:针阀开启瞬间,喷孔内空化现象迅速产生;随着针阀升程的增大,空化现象急剧减弱,随后保持稳定状态;针阀下降末期,喷孔内空化现象再次增强。其次研究了喷嘴结构参数对空化效应的影响,发现增加针阀最大升程对喷孔内空化现象有抑制作用,但影响效果并不显著;增大喷孔内壁粗糙度、喷孔长径比以及入口圆角都能显著抑制喷孔内部空化程度。同时,随着针阀最大升程的增大,喷孔出口质量流量、流量系数、平均速度以及平均湍动能都会增大;粗糙度的增大造成喷孔出口平均速度和质量流量均减小,但提高了喷孔出口平均湍动能,对流量系数影响较小;随着喷孔长径比的增大,喷孔出口平均速度和湍动能呈减小趋势,在针阀上升阶段初期,当L/D小于4时,喷孔出口质量流量和流量系数均呈增大趋势,当L/D大于4时显著减小;随着入口圆角的增大,喷孔出口平均速度、质量流量以及流量系数均增大,但平均湍动能变化并不明显。最后研究了喷射条件对空化效应的影响,结果表明:针阀上升速度、下降速度以及喷射压力的提高,都对喷孔内部空化现象有促进作用;同时,喷孔出口质量流量、流量系数、平均速度以及平均湍动能随着针阀上升速度的增大而增大,随针阀下降速度的增大而减小;随着喷射压力的提高,喷孔出口质量流量、平均速度以及湍动能都大幅度增加,但流量系数并无显著变化。