含气燃油射流与含气分裂液滴稳定性及含气液滴微爆特性的基础性研究

The jet stability of diesel fuel and the evaporation characteristics of fuel droplet have important effects on the forming of mixture gas, combustion and emission of diesel engine. In order to improve the atomization characteristics of the diesel fuel, some technologies of containing gas diesel fuel have been proposed recently. In this project, the methods of theoretical analysis, numerical simulation and experiment will be used to the study of the stability of containing gas liquid jet and containing gas droplet, the evaporation and micro-explosion characteristics of containing gas droplet. The stability and pattern of the containing gas liquid jet in the rotation air will be studied by the method of theoretical analysis based on the linear and nonlinear stability theory. The jet stability of the containing gas liquid under the disturbing of temperature and component concentration, and the bubble stability of the containing gas droplet will be studied by the method of theoretical analysis. The growth and collapse characteristics of the containing gas droplet, the evaporation and micro-explosion characteristics of the containing gas droplet will be studied by the method of numerical simulation. The stability and pattern of the containing gas diesel fuel jet in the rotation air, and the evaporation and micro-explosion characteristics of the containing gas droplet will be studied by the method of experiment. The results of the project will be helpful to deepen and perfect the understanding of the mechanism of diesel fuel injection and spray and can provide the theoretical and experimental bases for the study of the mixture gas forming technique of the diesel engine.

燃油射流稳定性及射流分裂液滴蒸发特性对柴油机缸内混合气形成、燃烧以及排放污染物的形成等均具有重要的影响。为了改善燃油的雾化特性，近年来国内外学者从燃油角度提出了多项含气燃油技术。本项目将采用理论分析、数值模拟以及试验研究方法，开展含气燃油射流与含气分裂液滴稳定性及含气液滴微爆特性的基础性研究。通过理论分析方法，进行基于线性和非线性稳定性理论的同轴旋转气体中含气液体射流稳定性及射流形态与分裂研究、存在温度扰动和浓度扰动的含气液体射流稳定性研究以及含气液滴气泡稳定性研究；通过数值模拟方法，进行含气液滴气泡生长与溃灭研究、含气液滴蒸发与微爆研究；通过试验方法，进行同轴旋转气体中含气燃油射流稳定性和射流形态及其影响因素研究、含气液滴蒸发与微爆特性及其影响因素研究。研究成果将有助于深化和完善对柴油机燃油喷射雾化机理的理解，可以为柴油机混合气形成技术的研究提供重要的理论与试验基础。

燃油射流不稳定性及射流分裂液滴蒸发破碎特性对发动机缸内混合气形成、燃烧以及污染物形成具有重要影响。为了改善燃油的雾化特性，近年来国内外学者提出了多项含气燃油技术。本项目采用理论分析、数值模拟以及试验研究方法，开展了含气燃油射流与含气分裂液滴稳定性及含气液滴微爆特性的研究。开展的研究工作和取得的主要研究成果包括：(1) 开展了基于外部气流同轴旋转作用的幂律液体射流不稳定性研究；通过研究，构建了同轴旋转气流中幂律液体射流不稳定性色散方程，获得了液体幂律特性及气体同轴旋转对幂律液体射流不稳定性的影响规律，揭示了同轴旋转气流中幂律液体射流的破碎机理；(2) 开展了基于外部气流振荡及内部含气作用的幂律液体射流不稳定性研究；通过研究，揭示了外部气流振荡对幂律液体射流不稳定性的作用机理以及含气对幂律液体射流不稳定性及射流形态与分裂的作用机理；(3) 开展了含气液体射流形态及破碎雾化特性研究；通过研究，明确了气泡雾化喷嘴气相膨胀扰动对射流喷雾形态的作用，获得了流动聚焦/模糊喷嘴内部气液两相流动的形态特征，揭示了流动聚焦/模糊喷嘴射流喷雾形态与喷嘴内部气液流动模式的相关性，获得了气泡雾化喷嘴和流动聚焦/模糊喷嘴的喷雾特性；(4) 开展了含气液滴气泡不稳定性及气泡生长与溃灭特性研究；通过研究，构建了液滴内部气泡不稳定性色散方程，提出了气泡临界破碎准则，揭示了液滴内部气泡生长的控制机理，获得了存在相变的液滴内部气泡的溃灭历程；(5) 开展了含气液滴蒸发与微爆特性研究；通过研究，明确了含气液滴内部气泡生长以及液滴微爆的影响因素，揭示了高温环境下含气液滴内部气泡的生长特性、液滴的蒸发和微爆特性，获得了环境温度和气流速度对含气液滴形态以及蒸发和微爆特性的影响规律。研究成果可以为发动机缸内混合气形成技术的研究提供重要的理论与试验基础，项目成果具有重要的学术意义和工程应用价值。