Влияние геометрии распыливающих отверстий форсунок на процесс смесеобразования в судовых дизелях

• Автор: Пичурин, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 143 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ И ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Обзор и анализ методов улучшения качества смесеобразования
1.2. Обзор и анализ методов расчета динамики топливных струй
1.2.1 Анализ причин распада топливных струй
1.2.2. Обзор и анализ работ по оценке основных параметров топливной струи
1.3. Обзор, анализ и выбор экспериментальных методов исследования процессов смесеобразования
1.4. Выводы по обзору и постановка .задА дальнейшего исследования .34 Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЬГИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Моделирование процесса смесеобразования
2.2. Моделирование процесса течения топлива через распыливающее отверстие
2.3 Общее модельное уравнение процесса макросмесеобразования, его
анализ
2.4 Основные результаты исследования. Выводы
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОРМЫ КАНАЛА СОПЛА НА ДИНАМИКУ РАЗВИТИЯ ТОПЛИВНОЙ СТРУИ
3.1 Описание экспериментальной установки и методики проведения опытов
3.2 Анализ общих результатов киносъемки топливного факела
3.3 Нахождение конкретного вида критериальных уравнений для основных параметров макросмесеобразования
3.4 Основные результаты исследования. Выводы :
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ТОПЛИВНОЙ СТРУИ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОЙ АНЕМОМЕТРИИ
4.1 Описание экспериментальной установки и методики проведения опытов
4.2 Устройство и работа ЛДА
4.3 Оценка влияния зондирующего оптического поля лазера на размеры топливных частиц
4.4 Анализ результатов эксперимента
4.5 Анализ параметров турбулентности в объеме топливной струи в зависимости от формы соплового канала
4.6. Анализ распределения концентрации топливной фазы в топливных струях
4.7. Основные результаты исследования. Выводы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАСПЫЛИВАЮЩИХ ОТВЕРСТИЙ НА ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДИЗЕЛЯ
5.1. Описание экспериментальной установки
5.2 Методика получения и обработки информации. Погрешности измерения
5.3 Анализ результатов исследования
5.4 Основные результаты исследования. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Эффективность работы судовых дизелей, их экономические и мощ-ностные показатели, долговечность и надежность, прежде всего, зависят от правильной организации рабочего процесса двигателя. Важной составной частью последнего является качество смесеобразования. Этот процесс отличается большой сложностью и не всегда поддается аналитическим и экспериментальным методам исследования. Существует много факторов, оказывающих влияние на процесс смесеобразования. Они описаны в работах /3, 5, 8, 13, 21, 25, 30, 57-59, 65, 75-77, 82, 84, 99, 100, 102, 120, 132 и др./.
В настоящее время на судах речного флота в качестве главных двигателей используются преимущественно дизели с объемным смесеобразованием. Характерным недостатком последних является значительная неравномерность распределения топлива по сечению топливных струй. В результате их центральная часть переобогащается топливом и имеет низкий коэффициент избытка воздуха (от 0,09 до 0,25) /12, 55/.
Указанный недостаток приводит к тому, что при работе дизелей (в особенности на форсированных режимах) наблюдается значительное ухудшение качества сгорания топлива. Последнее вызывает увеличение тепловых потерь и интенсивное сажеобразование и, как следствие, снижение экономичности /12/.
Таким образом, дальнейшие работы, направленные на совершенствование смесеобразования в дизельных двигателях с объемным смесеобразованием, представляются актуальными. При этом следует учитывать, что поиск новых технических решений невозможен без всестороннего физического анализа основных показателей процесса смесеобразования и, прежде всего, его основного объекта - струи распыленного топлива.

3. Процесс распыливания топлива дизельными форсунками носит турбулентный характер. Чем больше возмущение топлива на выходе из распиливающих отверстий, тем качественнее (тоньше) диспергирование жидкости. В связи с этим большой интерес вызывает идея использования распиливающих отверстий особой геометрии, которая бы обеспечивала усиленную турбулизацию топлива на выходе из сопла.
4. Существующие теоретические методы расчета динамики топливных струй не учитывают влияния на этот процесс геометрии распиливающих отверстий. Ликвидировать данный пробел - задача весьма интересная и нужная.
5. На основе специального анализа для дальнейшего экспериментального исследования влияния геометрии распиливающих отверстий на основные параметры топливных струй выбраны два метода: скоростной киносъемки (оценка параметров развития струи) и ЛДА (оценка внутренней микроструктуры струи).
В соответствии с изложенным, основными задачами настоящей работы являются:
1. Разработка экспериментального стенда для изучения макрохарактеристик топливной струи при помощи скоростной киносъемки.
2. Проведение экспериментального исследования влияния геометрии рас-пыливающих отверстий на параметры макросмесеобразования (длина и угол конуса топливной струи).
3. Разработка экспериментального стенда для изучения характеристик смесеобразования с использованием метода ЛДА.
4. Проведение экспериментального исследования с целью оценки влияния формы и конструктивных соотношений соплового канала на характеристики, оценивающие микроструктуру топливной струи.