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目前,由于能源与环境问题关注度的提高,如何协调能源、环境和经济发展需求之间的关系,合理调整能源结构,减轻环境污染成为我国社会发展中一个关键且紧迫的重大课题。对于柴油机来说,燃油雾化水平直接决定其缸内油气混合程度及燃烧状态,进而影响柴油机输出功率、经济性和排放特性,所以柴油机燃油喷雾特性研究意义重大。本文对国产某型135型喷油器在不同喷射参数情况下的喷雾特性开展了试验研究, 对国内外先进的柴油机喷雾特性可视化方法开展了详细的调研,尤其是PIV、PDPA等先进激光测试手段,深入了解了目前与柴油机供油系统相关的研究工作,重点掌握了内燃机同行所使用的试验设备、试验方案和数据处理方法,对该领域的前沿性工作有了比较深刻的把握。 根据测试设备的要求与试验目的,本文基于一套高压共轨喷射系统设计了燃油喷射可视化试验台,通过试验台上搭载的高速相机、PIV及PDPA系统获取燃油喷雾过程的高速图像、速度场及粒度分布特性。研究了135型喷油器在不同喷射压力以及不同燃油温度情况下的喷雾特性参数,研究表明,提高喷射压力和燃油温度对高粘度重质柴油的雾化效果有明显改善作用。 使用PIV激光脉冲光源配合长焦显微镜头来研究135型喷油器近喷孔区域柴油雾化特性和油束表面波发展规律。借助MATLAB图像处理工具获得了清晰的近喷孔区射流表面波轮廓曲线。研究表明喷射压力对喷雾表面波形成发展和初次雾化有较大影响,压力增大对表面波生成具有促进作用,随着燃油喷射压力的提高,初始表面波越靠近喷孔出口。 配备了不同混掺比例的生物柴油/柴油混合燃油,使用高速相机和PDPA系统获得了不同混掺比例下混合燃油的喷雾发展过程图像和喷雾速度等数据,通过对比发现,随着混合燃油中生物柴油混掺比例的提高,喷雾场速度分布更加不均匀,容易出现高速液滴堆积的情况,雾化效果急剧恶化,不利于柴油机燃烧过程。 本文针对国产喷油器喷雾特性开展了可视化试验研究,试验测试手段及结果对柴油机燃油喷雾特性的研究具有一定的参考意义。