試驗設(shè)備和檢測方法
試驗采用的噴射系統(tǒng)是轎車高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)，噴油器是一個單孔噴油器，由該噴油器噴射出來的是純Dodekan溶液。本試驗是在近似內(nèi)燃機實際工作的條件下、在配備了各種光電檢測設(shè)備的壓力室中進行的。Dodekan是一種碳?xì)浠瘜W(xué)溶液，適合于在PUREX化學(xué)反應(yīng)中提煉U和Pu時用作TBP的稀釋劑，其化學(xué)分子式為C12H26，熔點為-9.6℃，沸點為216.3℃，密度為0.7493g/cm3。
壓力室內(nèi)條件：
氣體溫度 T=800K
氣體壓力 P＝50bar
高壓共軌噴嘴壓力 P＝800～1350bar
微粒子定量板
激光光束
Nd：YAG Doppelpuls激光（λ＝532nm）
CCD攝像機攝取圖像
圖1 PIV燃油噴射激光粒子測速試驗原理圖
試驗結(jié)論
圖2所示的4張照片顯示了不同速度時刻燃油射束吸入空氣的情景（拍攝時間以共軌噴射系統(tǒng)噴射開始時刻為準(zhǔn)）。通過圖片可以清楚地看出：在一開始時，空氣被燃油噴射射束的尖峰向兩側(cè)排擠開來，然后形成一個復(fù)回流區(qū)；在1400μs時，照片中清楚地顯示出燃油射束最大的噴射深度；在距燃油噴射尖峰幾毫米處，空氣被垂直地吸入燃油射束中，燃油射束的直徑在距噴嘴大約25mm的位置處仍有所增加。
圖2 空氣環(huán)繞的燃油射束，環(huán)境條件：氣體壓力＝50bar、氣體溫度＝800K、噴油壓力＝800bar、噴油量＝9mg、噴射孔直徑＝180μm
燃油射束含氣量的計算
在這些散射光激光照片中，可以根據(jù)明暗度不同的燃油射束輪廓確定含有很高霧化燃油微粒與周圍環(huán)境氣體的邊界，霧化燃油微粒與空氣的邊界可以用多項式來加以描述。假設(shè)燃油射束具有對稱的旋轉(zhuǎn)軸線，則有可能利用分界表面函數(shù)的常數(shù)系數(shù)和燃油射束系數(shù)來計算燃油射束的含氣量。
圖4所示為不同時刻燃油射束空氣含量與噴油器噴嘴間距之間的關(guān)系。直到燃油射束尖峰達到復(fù)回流狀態(tài)時，隨著時間的增加燃油射束吸入的空氣量也在不斷增加。當(dāng)燃油射束達到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時，燃油射束的含氣量達到最大飽和狀態(tài)，如圖4左側(cè)圖中t>1000μs時所示；當(dāng)燃油噴射壓力提高后，從圖4右側(cè)的圖中可以看出，燃油射束的吸氣能力和燃油射束尖峰距噴油孔的距離也大大增加，它同樣表示了不同時刻燃油射束最大的含氣量。
圖4 不同時刻燃油射束的含氣量，噴射壓力分別為800bar（左圖）和1350bar（右圖）
在激光粒子射束檢測區(qū)內(nèi)，當(dāng)燃油霧化過程沒有結(jié)束之前一直可以求得燃油射束的空氣含量。在相同噴油量的前提條件下，各種噴油壓力的燃油射束吸入的空氣量幾乎相同。由于霧化作用的時間較短，使得高壓燃油射束的空氣吸入受到影響，作為補充措施，可通過增加噴油量和增加進氣量的方法來達到中等的空氣含量數(shù)值，本試驗條件中化學(xué)燃燒所需的空氣量約占1/4左右。
（轉(zhuǎn)載）
