柴油机喷油嘴内流体冲刷腐蚀的数值模拟分析

doi:10.11902/1005.4537.2013.222

中国腐蚀与防护学报

2014, Vol. 34

Issue (6): 574-580 DOI: 10.11902/1005.4537.2013.222

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柴油机喷油嘴内流体冲刷腐蚀的数值模拟分析

周婷婷^1,², 袁成清^1,²(

), 曹攀^1,², 王雪君^1,², 董从林^1,²

1. 武汉理工大学能源与动力工程学院可靠性工程研究所武汉 430063
2. 武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室武汉 430063

Numerical Simulation Analysis of Fluid Erosion Corrosion of Injection Nozzle for Diesel Engine

ZHOU Tingting^1,², YUAN Chengqing^1,²(

), CAO Pan^1,², WANG Xuejun^1,², DONG Conglin^1,²

1. Reliability Engineering Institute, School of Energy and Power Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China
2. Key Laboratory of Marine Power Engineering & Technology, Ministry of Transport, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China

全文: PDF(3636 KB) HTML

摘要:

根据流体流动的基本规律,建立了冲刷腐蚀和空化流相变的数学模型,利用Fluent软件对喷油嘴内部流体进行数值模拟分析。结果表明：冲刷腐蚀引起材料损坏的严重位置为喷孔入口拐角处。然而当出现“超空穴”现象时,流体最大剪切应力位置会移至喷孔出口处附近；当腐蚀介质一定时,冲刷腐蚀程度随着燃油粘度、流体流速、进口压力、入口圆角的增大而增大,随着背压增大而减小；在进口压力和流速一定的情况下,降低燃油粘度和背压,减小入口圆角既能减缓流体冲刷腐蚀作用又有利于燃油雾化。

关键词 ：喷油嘴, 冲刷腐蚀, 空穴, 剪切应力, 数值模拟

Abstract：

According to the basic principle of fluid flow, mathematical models of erosion corrosion and cavitations flow phase transition are established, the internal fluid flow of the nozzle is numerically simulated and analyzed by Fluent software. The results show that the serious damage position of material caused by the erosion locates on the corner of nozzle inlet. However, the position suffered from the maximum shear stress will be near to the nozzle exit when the "super cavitation" phenomenon exists. For a given level of corrosivity of fuel used, the erosion degree increases with the increase of the viscosity, fluid velocity and inlet pressure of the fuel, as well as the corner radius of the nozzle inlet, and decreases with the increase of the back pressure. For a given inlet pressure and a flow rate, the erosion corrosion would be reduced and the fuel atomization would be facilitated when the viscosity and back pressure of the fuel as well as the corner radius of the nozzle inlet were reduced.

Key words： nozzle erosion corrosion cavitation shear stress numerical simulation

ZTFLH:

TG172.2

基金资助:教育部新世纪优秀人才支持计划项目 (NCET-12-0910) 和中央高校基本科研业务费专项资金项目 (2013-ZY-054) 资助

作者简介: null

周婷婷，女，1988年生，硕士生，研究方向为摩擦学系统及表面工程

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引用本文:

周婷婷, 袁成清, 曹攀, 王雪君, 董从林. 柴油机喷油嘴内流体冲刷腐蚀的数值模拟分析[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2014, 34(6): 574-580.
Tingting ZHOU, Chengqing YUAN, Pan CAO, Xuejun WANG, Conglin DONG. Numerical Simulation Analysis of Fluid Erosion Corrosion of Injection Nozzle for Diesel Engine. Journal of Chinese Society for Corrosion and protection, 2014, 34(6): 574-580.

链接本文:

https://www.jcscp.org/CN/10.11902/1005.4537.2013.222 或 https://www.jcscp.org/CN/Y2014/V34/I6/574

图1 二微管模型

图2 喷油嘴网络模型

图3 轴对称单孔喷嘴空穴流动的流场计算结果

图4 不同粘度下的空穴流

图5 不同燃油粘度下的最大剪切应力

图6 不同燃油粘度下的最小剪切应力

图7 重柴油和轻柴油在不同进口压力下的空穴流分布

图8 重柴油和轻柴油在不同进口压力下的最大剪切应力

图9 重柴油和轻柴油在不同背压下的空穴流分布

图10 重柴油和轻柴油在不同背压下的最大剪切应力

图11 喷孔内不同位置上的壁面剪切应力

图12 不同喷孔入口圆角的空穴流分布

图13 不同喷孔入口圆角的最大剪切应力

[1]	Soteriou C, Andrews R, Smith M. Direct injection diesel sprays and the effect of cavitation and hydraulic flip on atomization[J]. SAE Trans., 1995, 104(3): 128-153
[2]	Badock C, Wirth R, Fath A, et al. Investigation of cavitation in real size diesel injection nozzles[J]. Int. J. Heat Fluid Flow, 1999, 20(5): 538-544
[3]	Ou G F. Simulation and erosion damage prediction research for multiphase flow in the hydrocracking air cooler bundle [D]. Hangzhou: Zhejiang University of Technology, 2004
[3]	(偶国富. 加氢裂化空冷器管束多相流模拟与冲蚀破坏预测研究[D]. 杭州: 浙江理工大学, 2004)
[4]	Keating A, Nesic S. Numerical prediction of erosion corrosion in bends[J]. Corros. Sci., 2001, 57(7): 621-633
[5]	Yong X Y, Zhang Z Q, Li D L, et al. Effect of near-wall hydrodynamic parameters on flow induced corrosion[J]. Corros. Sci. Prot. Technol., 2011, 23(3): 245-250
[5]	(雍兴跃, 张稚琴, 李栋梁等. 近壁处流体力学参数对流动腐蚀的影响[J]. 腐蚀科学与防护技术, 2011, 23(3): 245-250)
[6]	Hong H F. Erosion-corrosion prediction and application software development for petrochemical multiphase flow pipeline system [D].Hangzhou: Zhejiang University of Technology, 2010
[6]	(洪惠芬. 石化多相流管道系统冲蚀预测及应用软件开发 [D]. 杭州: 浙江理工大学, 2010)
[7]	Tao W Z. Numerical Heat Transfer[M]. Xi'an: Xi'an Jiaotong University Press, 2001: 206-226
[7]	(陶文锉. 数值传热学[M]. 西安: 西安交通大学出版社, 2001: 206-226)
[8]	Li W, Xiong C K, Yan L. Analysis of the center moving path of aspherical bubble broken near a rigid wall[J]. J. Xihua Univ.(Nat. Sci.), 2006, 25(1): 52-53
[8]	(李伟, 熊朝坤, 严利. 刚性壁附近球状泡溃灭时泡心运动轨迹分析[J]. 西华大学学报 (自然科学版), 2006, 25(1): 52-53)
[9]	Li J, Chen H S. Numerical simulation of micro bubble collapse near solid wall in fluent environment[J]. Tribology, 2008, 28(4): 311-315
[9]	(李疆, 陈皓生. Fluent环境中近壁面微空泡溃灭的仿真计算[J]. 摩擦学学报, 2008, 28(4): 311-315)
[10]	Wang Z J, Chen J. Application of high-speed marine diesel engine burned heavy fuel oil[J]. Ship Ocean Eng., 2010, 39(2): 74-77
[10]	(王忠俊, 陈军. 中高速船用柴油机燃用重油的应用[J]. 船海工程, 2010, 39(2): 74-77)

[1]	胡宗武, 刘建国, 邢蕊, 尹法波. 单相流条件下90°水平弯管冲刷腐蚀行为研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2020, 40(2): 115-122.
[2]	王勤英,裴芮,西宇辰. 镍基激光熔覆层冲刷腐蚀行为研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2019, 39(5): 458-462.
[3]	姜爱国,张建文,辛亚男,丛晓明,董轼. 加氢裂化空冷器管束多相流冲刷腐蚀数值模拟[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2019, 39(2): 192-200.
[4]	魏木孟,杨博均,刘洋洋,王孝平,姚敬华,高灵清. Cu-Ni合金管海水冲刷腐蚀研究现状及展望[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2016, 36(6): 513-521.
[5]	彭文山,曹学文. 固体颗粒对液/固两相流弯管冲蚀作用分析[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2015, 35(6): 556-562.
[6]	刘贵群, 郑玉贵, 姜胜利, 荆军航, 董伟娟, 曾宏, 司品宪. 模拟炼油环境中Q235钢和Cr5Mo钢表面硫化物膜稳定性及动态冲刷腐蚀行为研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2015, 35(2): 122-128.
[7]	程旭东, 孙连方, 曹志烽, 朱兴吉, 赵立新. 沿海钢筋混凝土结构Cl^-侵蚀数值模拟方法研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2015, 35(2): 144-150.
[8]	李强, 唐晓, 李焰. 冲刷腐蚀研究方法进展[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2014, 34(5): 399-409.
[9]	朱娟, 张乔斌, 陈宇, 张昭, 张鉴清, 曹楚南. 冲刷腐蚀的研究现状[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2014, 34(3): 199-210.
[10]	乔岩欣,刘飞华,任爱,姜胜利,郑玉贵. 高氮钢和321不锈钢的冲刷腐蚀行为[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2012, 32(2): 141-145.
[11]	李守彪, 许立坤,沈承金,李相波. 等离子喷涂耐冲蚀陶瓷涂层的性能研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2011, 31(3): 196-201.
[12]	刘文红，李磊，刘永刚，潘志勇，王建军. 基于流场分析的钻杆内加厚过渡带管体冲蚀失效机理[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2011, 31(2): 160-164.
[13]	金威贤雒娅楠宋诗哲. 金属材料实海冲刷腐蚀检测[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2008, 28(6期): 337-340.
[14]	吴俊升; 李晓刚; 公铭扬; 李磊; 王博 . 己内酰胺精制薄膜蒸发器腐蚀失效分析[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2007, 27(3): 181-185 .
[15]	杜艳霞; 张国忠 . 储罐底板外侧阴极保护电位分布的数值模拟[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2006, 26(6): 346-350 .

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