论文部分内容阅读
随着全球能源和环境问题的日益凸显，寻找到清洁高效的替代燃料资源已变得迫在眉睫。在柴油中添加一定比例的含氧生物质燃料或含氧添加剂是改善发动机燃烧与排放的有效途径之一。作为一种可应用于柴油机的新型含氧燃料，聚甲氧基二甲醚(PODEn)以其高十六烷值、与柴油互溶性强、含氧量多等突出优势愈加引起关注。由于燃油的喷射雾化直接影响混合气形成与燃烧性能，所以有必要对柴油/PODE3-4混合燃料的喷雾特性进行研究。试验结论可为柴油机替代燃料的筛选提供借鉴。 本文选取柴油、PODE3-4以及PODE3-4体积比为20％和50％的柴油掺混燃料，基于高压可视化容弹试验台，利用高速摄影技术和激光粒度仪，旨在研究不同喷射压力(80、120、160 MPa)、喷孔直径(0.12、0.16、0.20 mm)、环境背压(3、4、5 MPa)、环境温度(300、400、500K)和测量点位置(与喷嘴的轴向距离为30、50、70 mm)时，燃料的宏观（喷雾形态、浓度分布、喷雾锥角、贯穿距离、喷雾速度、投影面积、喷雾体积及边界气体卷吸量）与微观(索特平均直径、体积特征直径Dv10、Dv50、Dv90及液滴粒径分布）喷雾特性的变化规律。 宏观喷雾特性研究表明:升高喷射压力，试验燃料的喷雾形态有所扩大，其喷雾锥角、贯穿距离、喷雾速度、投影面积、喷雾体积及边界气体卷吸量均有不同程度地增加;随着喷孔直径的增大，喷雾主体过浓区域增加明显，燃料的喷雾锥角、贯穿距离、喷雾速度、投影面积、喷雾体积及边界气体卷吸量均呈现增大的趋势;随着环境背压的上升，喷雾的高浓度范围变大，贯穿距离、平均喷雾速度（轴向）投影面积和喷雾体积有减小的趋势，喷雾锥角、平均喷雾速度（径向）和边界气体卷吸量则增加;提高环境温度，浓度场的低浓度范围扩大，喷雾锥角和平均喷雾速度（径向）略微减小，边界气体卷吸量明显降低，贯穿距离、平均喷雾速度（轴向）、投影面积、喷雾体积均增加;同一试验条件下，试验燃料的宏观喷雾特性表现依次为P100＞P50＞P20＞P0，这表明与柴油相比，添加一定比例的PODE3-4，混合燃料雾化效果得到有效地改善，促进油气混合质量。 微观喷雾特性结果显示:升高喷射压力或者减小喷孔直径，试验燃料的索特平均直径和体积特征直径均有不同程度地变小，粒径分布向小液滴方向偏移;喷雾沿轴线向下游发展，燃料的索特平均直径略微减小，Dv50和Dv90呈现逐渐增大的变化规律，Dv10则出现下降趋势;相对于柴油，PODE3-4及其混合燃料的索特平均直径、体积特征直径均较小，小粒径液滴所占比例较大，液滴粒径表现依次为P100＜P50＜P20＜P0，这说明PODE3-4与柴油掺混有助于改善燃油的破碎、碰撞与聚合。