● 摘要
燃油喷嘴因其在发动机中控制燃油流量，使燃料充分雾化和混合以产生高效、稳定的燃烧而成为发动机中最重要的部件之一。但是在燃油高压喷射过程中会产生空化。对于发动机喷嘴而言，空化的形成与很多因素有关，与喷嘴的几何形状，工作条件，燃油物性等都有关，而空化形成后对喷嘴出口喷雾的影响则是我们关注的重点。本文设计了一系列急收型喷嘴，采用高速摄像仪采集实验图片，研究了不同尺寸下喷嘴内的空化对雾化的影响。所用喷嘴直径包括0.5mm、1.0mm、1.5mm和2.0mm，其中直径为1.5mm的喷嘴的长径比从2变化到9。为了便于观察，喷嘴材料选用有机玻璃。高速摄像仪的拍摄频率范围为1600-3500HZ，曝光频率范围为20-40µs。研究结果表明：(1) 喷嘴内的空化是动态的，在任何一个压力下，它的空化长度都有一个脉动。(2) 喷嘴内的初生空化数和消失空化数不相等，一般消失空化数都比初生空化数要大。(3) 喷嘴的类型、喷嘴的几何尺寸对空化的产生都有影响：急收型喷嘴在相对较低的压力下就能出现空化，而渐收型喷嘴在本实验条件下未能出现空化，说明渐收型喷嘴有抑制空化的作用；相同直径下喷嘴，长径比越大，越不易空化；相同长径比的喷嘴，直径越大也越不易空化。(4) 在P=0.62MPa时，相同尺寸的急收型喷嘴内已经到达超空化状态，喷嘴出口有明显张角，而渐收型喷嘴内还未出现空化，出口还仍然保持光滑段，说明喷嘴内的空化有促进雾化的作用。