Главная страница Возможности История проекта Матмодель Публикации Download Удаленный доступ Вопросы и ответы Партнеры Контакты

Развитие дизельной струи на основном участке

 

      На основном участке развития струи каждая элементарная порция впрыскиваемого топлива движется в осевом ядре струи вплоть до ее вершины, где эта порция оттесняется на периферию струи, резко тормозится до полной потери начальной скорости и заполняет оболочку струи. Часть массы элементарной порции топлива рассеивается в оболочке струи по пути движения к переднему фронту. При налете струи на стенку, топливо попавшее в передний фронт постепенно переходит в пристеночную зону. Траектория струи и, соответственно, время и место ее встречи со стенкой определяются с учетом переносного влияния воздушного вихря. Процесс взаимодействия топливной струи со стенкой весьма сложен. В период укладки переднего фронта струи на стенку на ней формируется конусообразный уплотненный топливогазовый слой в границах пятна, образованного пересечением конуса струи с поверхностью стенки. После быстрой укладки фронта струи на стенку топливо начинает растекаться за пределы начального пятна. Скоростной осевой поток струи, налетая на стенку, уплотняет пристеночный слой, раздвигает его границы, а часть потока движется над этим слоем к его периферии. Форма пристеночного пятна и скорость его растекания в различных направлениях зависят от угла встречи струи со стенкой. На рис. 1 показана типичная кинограмма развития струи в камере сгорания.

 

Рис. 1. Контуры топливной струи и характеристики движения ее вершины
            в условиях дизеля 12ДН23/30;  n = 750 мин-1, gc = 0.62 г.

          Обозначения:
1. U скорость движения вершины струи и границ пристеночного потока;
2. l расстояние от форсунки до вершины струи и границ пристеночного потока;
3. параметры боковых образующих пристеночного потока;
4. параметры верхней образующей пристеночного потока;
5. параметры нижней образующей пристеночного потока;
6. параметры движения свободной струи.

Кинограмма получена К.И.Коптевым, В.В.Гавриловым, В.А.Плотниковым (С.-Петербургский кораблестроительный институт). Топливо впрыскивалось в бомбу с иммитатором поршня. Распылитель 7х0.4мм. Скорость съемки 3700 кадров/с.

      При подлете струи к наклонной стенке наблюдается небольшое отклонение вершины струи от оси распыливающего отверстия в сторону тупого угла встречи со стенкой. Это обусловлено образованием перед струей уплотненного воздушного потока, который первым вступает во взаимодействие со стенкой и вызывает предварительный поворот вершины струи. Налетев на стенку, струя растекается вверх и вниз по ее поверхности.

      На графиках рис. 1. показано изменение во времени скорости U и пути l продвижения внешних границ пристеночного потока (ПП) в указанных направлениях. Анализ графиков рис. 1. указывает на то, что характеристики движения потоков вдоль стенки подобны тем, что наблюдаются при свободном развитии струи, но уровень скоростей ниже и зависит от направления потока. Это связано, во-первых, с тем, что наблюдается не распространение конусной струи, а изменение границы растекающегося овального пятна, во-вторых, близость стенки увеличивает гидродинамическое сопротивление ПП. Аналогичные результаты получены и в других исследованиях.

      Направленный вверх по стенке поток быстро попадает в узкий надпоршневой зазор, и в стесненных условиях растекается как по гребню поршня, так и по крышке цилиндра. Продвижение топлива вдоль стенки замедляется по сравнению со свободным развитием струи из-за трения потока о стенку, рассеивания кинетической энергии струи с отраженными от стенки каплями и др. Кроме того, на движение пристеночного потока оказывает влияние воздушный вихрь в КС. Пристеночный поток неоднороден по структуре, плотности, температуре, что затрудняет расчет испарения топлива. Поэтому целесообразно в пристеночном потоке, как и в свободной струе, выделить три характерные зоны с осредненными показателями тепло- и массообмена (рис. 2).

Расчетная схема дизельной струи.

              Обозначения:
  1. Разреженная оболочка струи.
  2. Уплотненное осевое ядро.
  3. Уплотненный передний фронт.
  4. Разреженная оболочка пристеночного потока.
  5. Уплотненное ядро пристеночного потока.
  6. Передний фронт пристеночного потока.
  7. Конусообразное осевое ядро пристеночного потока.

Рис. 2. Характерные зоны топливной струи в камере сгорания дизеля.

      Первая зона - конусообразное осевое ядро на стенке (7), сформировавшееся при укладке на стенку фронта струи. В дальнейшем состав этого ядра непрерывно обновляется за счет новых масс топлива, подлетающих к стенке. Вторая зона - пристеночный слой топлива, растекающегося за пределы начального пятна (5). Третья зона - разреженная оболочка над пристеночным слоем (4), куда переходит часть топлива заторможенного в переднем фронте(6) пристеночного потока. При растекании топлива по стенке, распространяющийся во все стороны пристеночный поток, который еще и деформируется вихрем, может пересечь какую-либо характерную границу, разделяющую зоны с различными условиями испарения и горения топлива, например, переход от боковой наклонной к торцовой горизонтальной поверхности гребня поршня, или дальнейшее перетекание пристеночного потока на поверхность зеркала цилиндра и др. Возможно также смыкание пристеночных потоков соседних струй. Во всех этих случаях масса топлива, перешедшего границу, находится из решения задачи пересечения характерных зон.

Вернуться в раздел "РК-модель".


Rambler's Top100
Рейтинг@Mail.ru
SAPR Design ©
SAPR Design ©