柴油機噴油嘴變截面噴孔內壁粗糙度影響研究

張 輝，韓振南

（太原理工大學機械工程學院，山西 太原 030024）

1 引言

噴油嘴在燃油噴射系統中處于重要位置，噴油嘴細微的改變就會對燃油噴射霧化產生重要影響。激光打孔技術等新型加工工藝的發展，使得變截面噴孔在實際加工中成為可能。文獻[1]研究表明，擴張孔隨著擴張程度的加大，空化現象加劇，而收縮噴孔則不利空化的產生。文獻[2]研究表明，雙曲線型噴孔可在出口形成更大的空穴強度分布，利于促進燃油初次分裂霧化；橢圓型噴孔可使得出口燃油速度分布更均勻，出口平均速度增大，提高流量系數。文獻[3]的研究表明，軸截面呈倒錐、正錐、雙曲線和橢圓的四種變截面孔中倒錐型噴孔霧化效果最好，正錐型噴孔霧化效果最差。文獻[4]研究表明漸擴孔內空化效應、湍流度均增強，燃油快速分裂、霧化效果好；漸縮孔內空穴效應受到抑制、湍流度和噴孔出口流速降低，液柱較長且霧化程度較低。

柴油機噴油嘴內燃油壓力越來越大，內壁面在高壓下粗糙度的影響成為不可忽視的因素。文獻[5]研究表明較低噴射壓力下增大粗糙度會降低質量流量，高噴射壓力下粗糙度對質量流量影響不明顯，粗糙度對湍動能影響主要在壁面附近。文獻[6]的研究表明，粗糙度增大則噴孔內部空穴強度減弱，湍流動能增強。

柴油機噴嘴關于變截面噴孔的分析均在光滑壁面的假設下，而粗糙壁面的研究多在常規噴孔基礎上進行。關于變截面噴孔的幾何結構及粗糙度兩者影響的對比，鮮有分析，而基于粗糙內壁變截面噴孔的分析具有實際意義。……