和汽油发动机相比,柴油发动机有热效率高、排放物中含碳化合物含量少等优势,当前车用发动机存在的问题:柴油发动机排放物中含氮化合物的含量多,污染环境;如果柴油中杂质颗粒含量高,就会造成柴油堵塞,和空气混合不均匀,燃烧不充分;通常柴油是采用压力雾化,这种方法浪费能量,如果柴油黏度过高,雾化后的柴油液滴直径过大,柴油和空气接触的表面积降低,将会导致燃烧不完全。电流体动力学(EHD)是一个描述电场和流体力学复杂关系的学科领域,目前EHD技术已经应用在很多领域,包括EHD雾化、EHD喷涂、喷墨打印、燃料燃烧以及静电纺丝等,研究表明,影响液体雾化的因素主要有两个方面:液体的表面张力以及粘性阻力。而使液体EHD雾化带电后,可以降低其表面张力,同时增加其内外压力差,进而显著提高雾化效果。相比其他雾化方法,EHD雾化能够均匀地细化液滴,从而增加液滴表面积,提高燃烧效率,降低污染物排放,同时EHD雾化过程产生的雾化电流很小,避免了能量的浪费,从节能环保角度考虑,研究EHD雾化具有重要现实意义。本文结合国内外EHD雾化技术现状及理论进展,介绍了EHD雾化的物理模型和数学模型,模型中主要包括电场控制方程、DPM离散相控制方程、动量守恒方程和液滴破碎方程,在EHD雾化过程中不考虑质量变化,为了得到雾化液滴的分布,需要欧拉-拉格朗日计算方法,因为DPM离散相中有拉格朗日方程,所以选择DPM离散相进行模拟,求解过程中需要在一般Navier-Stokes方程中添加电场源项,考虑FLUENT软件中不含有电场模块,为了实现这一目标,用c语言编译了UDF函数,在FLUENT软件中插入UDF函数。本文选用了ANSYS软件的ELECTRIC模块进行电场仿真,得到了计算域中的电势分布云图,分析了电场分布规律,分析发现毛细管喷嘴处电压和电场强度较高,有利于液体的雾化。本文采用FLUENT软件模拟了EHD雾化效果,得到了空气场速度分布云图,通过对比带电和不带电两种情况下空气流场速度图,可以看出EHD雾化后的液体速度更高。本文搭建了EHD雾化实验平台,根据模拟的结果可以看出电压会影响雾化效果,所以实验中分析电压、流速和电极间距对EHD雾化效果的影响,确定水和柴油两种介质在流速分别为10ml/h、20ml/h、30ml/h、40ml/h、50ml/h时对应的雾化电压,同时分析了不同电极间距下水和柴油两种介质需要的雾化电压,实验得出:相同流速下,随着电极间距的增加,水和柴油的雾化电压增加;相同电极间距下,随着流速增加,雾化电压反而降低,因此适当增加电压,减小电极间距有利于EHD雾化的发生。