亞/超臨界汽油多孔射流形態(tài)塌陷的研究

秦 靜 ，袁列杰 ，裴毅強(qiáng)，任 源，王志東，劉 威

(1. 天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)研究所，天津 300072；2. 天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072)

研究表明，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)在部分運(yùn)行工況下缸內(nèi)噴霧普遍存在閃急沸騰的現(xiàn)象[1].通過提高燃油噴射溫度，利用過熱燃油的閃急沸騰微爆效應(yīng)，可顯著減小噴霧液滴索特平均直徑(SMD)，并且改善燃油的霧化[2].但是，燃油過熱達(dá)到一定程度時(shí)，噴霧可能發(fā)生劇烈閃急沸騰的“坍縮”現(xiàn)象[3]，致使噴霧錐角減小、貫穿距增加，從而導(dǎo)致燃油的撞壁.撞壁燃油所形成的附壁油膜是造成發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不完全，排出大量碳?xì)浠衔锏脑蛑唬徊⑶?，油束碰壁后附著在缸壁或者活塞表面容易形成“濕壁”，?huì)增加碳煙的排放[4].

同時(shí)，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的燃油噴霧大多經(jīng)歷液滴破碎蒸發(fā)過程[5]，而不斷提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也限制了燃油與空氣的混合.為了得到更加均勻的混合氣，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)高效清潔的燃燒，許多學(xué)者開始探索超臨界燃油噴射.研究發(fā)現(xiàn)，燃料以超臨界流體的形式噴入GDI發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)將不再經(jīng)歷液滴破碎蒸發(fā)的過程，有助于改善缸內(nèi)混合氣的形成，降低顆粒污染物的排放[6-7].在 GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的高噴射壓力下，將汽油加熱至臨界溫度以上，可達(dá)到其超臨界態(tài)；而在此過程中，提高汽油溫度必然使得燃油過熱，亞/超臨界汽油射流是否存在坍縮匯聚現(xiàn)象則需要有相應(yīng)試驗(yàn)和理論來進(jìn)一步解釋說明.

至今，已有學(xué)者基于不同溫度和壓力環(huán)境條件，探究了噴油器噴孔結(jié)構(gòu)參數(shù)、燃油溫度(臨界溫度以下)對(duì)噴霧坍縮的影響.Nishida等[8-9]基于定容彈內(nèi)高溫高壓的環(huán)境條件，研究了組孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴霧特性的影響，表明相鄰油束重疊所導(dǎo)致的噴霧貫穿距增大和噴霧錐角減小是噴霧坍縮的關(guān)鍵特征.而 van Romunde等[10]對(duì)多種燃料的閃急沸騰特性進(jìn)行了對(duì)比分析，認(rèn)為燃油蒸汽向噴霧場(chǎng)的低壓核區(qū)運(yùn)動(dòng)，會(huì)將噴霧拉向中心并合成一束，導(dǎo)致坍縮現(xiàn)象的發(fā)生.Aleiferis等[11]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，隨著燃油過熱度的增加，噴霧低壓核區(qū)的卷吸作用使得環(huán)境氣體流動(dòng)增強(qiáng)，會(huì)使油束偏離原來的方向并朝著噴霧中心匯聚.Gele等[3]研究也表明在閃急沸騰條件下，多孔噴霧油束間的相互作用和噴霧內(nèi)外部圍成的封閉“環(huán)狀”區(qū)域是形成噴射軸線低壓核區(qū)，誘發(fā)噴霧坍縮的原因.Guo等[12]則在不同的環(huán)境壓力條件下定義了兩種多孔汽油噴霧塌縮的模型，將射流誘導(dǎo)的近場(chǎng)噴霧坍塌歸因于射流-空氣相互作用，閃急沸騰條件下遠(yuǎn)場(chǎng)冷凝引起的噴霧坍塌歸因于溫度的顯著下降和由此產(chǎn)生的蒸汽冷凝作用.

目前，尚鮮見學(xué)者針對(duì) GDI發(fā)動(dòng)機(jī)常用工況2000r/min、BMEP＝0.2MPa(BMEP為平均有效壓力)，以上止點(diǎn)前 30°,CA 時(shí)缸內(nèi)氣體溫度壓力狀態(tài)(0.35MPa，350℃)為環(huán)境條件來研究亞/超臨界汽油多孔射流的塌陷現(xiàn)象.基于此，本文對(duì)比研究了該環(huán)境下亞/超臨界態(tài)汽油多孔和單孔及異辛烷多孔射流的宏觀特性，在認(rèn)清汽油多孔射流形態(tài)變化規(guī)律的前提下，為擴(kuò)展 GDI汽油機(jī)噴射工況及環(huán)境條件提供基礎(chǔ)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo).

1 試驗(yàn)系統(tǒng)和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)備及工況條件

試驗(yàn)系統(tǒng)如圖 1所示，其中包括定容燃燒彈、溫度、壓力控制系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、同步觸發(fā)控制單元和圖像采集系統(tǒng)等主要裝置系統(tǒng).

試驗(yàn)參數(shù)如表 1所示.在噴油器頭部套有加熱圈，利用二次儀表對(duì)加熱圈的電壓進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了燃油的加熱和溫度的控制.其中，測(cè)量燃油溫度則是利用伸入到噴油器內(nèi)部的熱電偶間接測(cè)量其壁面溫度來實(shí)現(xiàn).試驗(yàn)中通過囊式蓄能器獲得燃油的噴射壓力，其可調(diào)范圍為 0～31.5MPa，且研究中暫不考慮汽油單孔和多孔噴油器在相同噴射壓力10.2MPa下的噴油量差異對(duì)射流形態(tài)變化趨勢(shì)的影響.定容燃燒彈中的爐瓦內(nèi)鑲嵌了電熱爐絲，用以加熱環(huán)境氣體；而環(huán)境氣體的壓力則靠通入壓縮氮?dú)鈦慝@得.異辛烷的自燃溫度為 417℃，汽油的自燃溫度在 415～530℃，因此設(shè)置定容燃燒彈內(nèi)環(huán)境溫度為350℃，可避免燃油的自燃.

圖1 試驗(yàn)系統(tǒng)示意Fig.1 Schematic diagram of testing system

表1 試驗(yàn)參數(shù)Tab.1 Experimental specifications

1.2 紋影測(cè)試系統(tǒng)

試驗(yàn)中采用了“Z”型反射式平行光紋影測(cè)試系統(tǒng)，可以更好地觀測(cè)射流氣液兩相的存在，保證測(cè)量精度.利用Photron公司生產(chǎn)的Fastcam SA5高速攝像機(jī)對(duì)射流圖像進(jìn)行拍攝，其分辨率為 576像素×576像素，拍攝的幀率為 10000幀/s，光源采用功率為100W的鹵素?zé)?紋影光路如圖2所示.

圖2 紋影光路示意Fig.2 Schematic diagram of schlieren optical path

1.3 圖像處理及參數(shù)定義

在 MATLAB軟件程序中，設(shè)定適當(dāng)?shù)幕叶乳撝?，?duì)拍攝圖像進(jìn)行去背景、轉(zhuǎn)化成灰度圖以及二值化處理分析.圖 3是射流參數(shù)定義，為了量化分析該環(huán)境條件下的射流發(fā)展，定義貫穿距為噴孔到射流軸線方向前鋒面之間的最大垂直距離；射流寬度為射流軸線垂直方向上穿過流體的最大連線距離；參考文獻(xiàn)[13]，定義射流錐角為等腰三角形的頂角，由噴孔出口以下 50%貫穿距的射流投影面積等效所得，可將射流邊緣凸起氣團(tuán)的影響考慮在內(nèi)，有別于文獻(xiàn)[14-15]中定義的錐角算法.

圖3 射流參數(shù)的定義Fig.3 Definition of jet parameters

汽油為多種烴類化合物組成的混合物，其臨界溫度和壓力不能直接測(cè)得.在查閱資料得到汽油的體積平均沸點(diǎn)、蒸餾數(shù)據(jù)以及汽油密度后，代入文獻(xiàn)[16]中所述關(guān)聯(lián)式計(jì)算，最終可得汽油的臨界溫度tg_c為 278℃，臨界壓力 pg_c為 3.7MPa；相反，由于異辛烷為單質(zhì)燃料，查閱資料[17]獲得其臨界溫度 ti_c為 270.8℃，臨界壓力 pi_c為 2.568MPa.同時(shí)，參考文獻(xiàn)[18-19]，定義燃油溫度 tfuel在 220～260℃時(shí)為亞臨界態(tài)，280～320℃時(shí)為超臨界態(tài).

1.4 試驗(yàn)的可重復(fù)性

燃油單次噴射受偶然因素作用較大，可能影響定義參數(shù)的準(zhǔn)確性，現(xiàn)將每個(gè)燃油溫度點(diǎn)重復(fù) 3次試驗(yàn)，提取噴射中期1.5ms ASOI(after star of injection)圖像參數(shù)，圖 4所示為亞/超臨界汽油多孔射流 3次重復(fù)試驗(yàn)的參數(shù)試驗(yàn)值.

通過對(duì)3次重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)提取處理，發(fā)現(xiàn)每次試驗(yàn)的貫穿距、錐角、射流寬度隨燃油溫度有相似的變化規(guī)律，且3次重復(fù)試驗(yàn)值與其平均值的標(biāo)準(zhǔn)差均在1.5以內(nèi).從上述計(jì)算結(jié)果可知試驗(yàn)的重復(fù)性較好，為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，對(duì)上述定義參數(shù)求取平均值.汽油單孔射流及異辛烷多孔射流試驗(yàn)同樣具有較好的重復(fù)性，此處不再贅述.

圖4 亞/超臨界汽油多孔射流重復(fù)試驗(yàn)(1.5 ms ASOI)Fig.4 Repetitive test of sub/supercritical gasoline multihole jets(1.5 ms ASOI)

2 汽油多孔射流形態(tài)發(fā)展

圖 5所示為亞/超臨界汽油多孔射流形態(tài)發(fā)展過程.從圖 5可以看出，在噴射 1.5msASOI和 2.0ms ASOI時(shí)刻，燃油溫度從亞臨界態(tài) 220℃升高至超臨界態(tài) 320℃時(shí)，射流邊緣不規(guī)則凸起氣團(tuán)逐漸消失，整個(gè)輪廓逐漸變得光滑規(guī)則，沿射流軸線方向具有很好的對(duì)稱性.同時(shí)，隨著燃油溫度的升高，軸線方向的油束從完整的射流面上剝離，呈現(xiàn)出明顯的中心塌陷特征；而其在軸線方向的延伸導(dǎo)致了前鋒面凸起，且凸起隨著燃油溫度升高愈加顯著.射流前鋒面的凸起使得其軸向發(fā)展距離隨著燃油溫度的升高有所增加，而射流的徑向?qū)挾仍趤喤R界態(tài)時(shí)先減小，在超臨界態(tài)時(shí)略有增加.

圖5 亞/超臨界汽油多孔射流形態(tài)發(fā)展Fig.5 Morphological development of sub/supercritical gasoline multi-hole jets

如圖 6所示，在相同的噴油壓力下，受環(huán)境溫度及壓力的影響，亞/超臨界汽油多孔射流呈現(xiàn)出中心塌陷和前鋒面凸起的形態(tài)特征，異于常見的“枝狀”噴霧和“坍縮”形態(tài).圖 7所示機(jī)理則可用來解釋亞/超臨界汽油多孔射流塌陷產(chǎn)生的原因，即汽油溫度的升高使得燃油處于過熱狀態(tài)，射流在閃急沸騰條件下，伴隨著多孔射流相鄰油束間的干涉重疊及汽油中不同沸點(diǎn)烴類成分的蒸發(fā)氣化，射流液相區(qū)向中心軸線方向移動(dòng)，致使軸線方向高密度流體的貫穿能力增強(qiáng)，促進(jìn)了射流中心高速低壓核區(qū)的形成；而低壓核區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣流卷吸作用，最終導(dǎo)致了射流中心的塌陷.但在目前的研究中，尚未有詳細(xì)和明確的理論來論述亞/超臨界汽油射流形態(tài)的變化.

圖6 汽油多孔射流形態(tài)差異Fig.6 Morphological differences of gasoline multi-hole jet

圖7 汽油多孔射流塌陷機(jī)理Fig.7 Mechanisms of multi-hole gasoline jet collapse

將汽油多孔射流與汽油單孔射流、異辛烷多孔射流分別進(jìn)行宏觀特性參數(shù)的量化對(duì)比分析，有助于認(rèn)識(shí)亞/超臨界汽油多孔射流油束間的干涉作用和汽油中多組分蒸發(fā)氣化時(shí)沸點(diǎn)差異所帶來的影響，為詮釋亞/超臨界汽油多孔射流形態(tài)的變化特征提供理論依據(jù).

3 汽油單孔射流

3.1 射流形態(tài)發(fā)展

圖 8展示了亞/超臨界汽油單孔射流形態(tài)隨燃油溫度的變化情況.燃油溫度從亞臨界態(tài)220℃升高至超臨界態(tài) 320℃時(shí)，射流溫度逐漸接近環(huán)境氣體溫度，射流輪廓呈現(xiàn)出常見的球棒形結(jié)構(gòu).當(dāng)燃油處于亞臨界態(tài)時(shí)，射流的軸向貫穿距離隨燃油溫度升高而減小，而徑向?qū)挾戎饾u增大.超臨界燃油射流的軸向貫穿距離隨燃油溫度升高不斷增加，且射流呈現(xiàn)出細(xì)長(zhǎng)形態(tài)，徑向?qū)挾让黠@減小.

圖8 亞/超臨界汽油單孔射流形態(tài)變化Fig.8 Morphological development of sub/supercritical gasoline single-hole jets

3.2 射流宏觀特性參數(shù)對(duì)比分析

如圖 9所示，在 1.5ms ASOI時(shí)刻，燃油溫度由亞臨界態(tài)220℃升高至超臨界態(tài)320℃，汽油多孔射流的貫穿距線性增加了 11.60%.在亞臨界態(tài) 220℃時(shí)，貫穿距從 48.53mm 逐漸減小至 260℃時(shí)的46.17mm；但在超臨界態(tài)時(shí)，單孔射流的貫穿距隨汽油溫度升高而不斷增加，320℃時(shí)達(dá)到最大值52.20mm.其主要原因是，在亞臨界態(tài)時(shí)，燃油溫度升高使得射流氣化加快，受空氣的阻力增強(qiáng)；同時(shí)射流液相區(qū)流體的慣性力減小，均使得單孔射流貫穿距減??；而亞臨界多孔射流相鄰油束間的干涉重疊，使得重疊區(qū)內(nèi)流體的密度增大，中心油束向下貫穿的動(dòng)量顯著增加，導(dǎo)致貫穿距的變化呈現(xiàn)與單孔相反的上升趨勢(shì).繼續(xù)升高燃油溫度至超臨界態(tài)，燃油的過熱程度變大，射流受閃急沸騰作用增強(qiáng)，單孔射流坍縮和多孔射流塌陷促進(jìn)了中心液核區(qū)軸向速度的增長(zhǎng)，射流的貫穿距均隨之增加.

圖9 汽油多孔和單孔射流貫穿距對(duì)比(1.5 ms ASOI)Fig.9 Comparison of penetration of multi-hole and single-hole gasoline jets(1.5 ms ASOI)

從圖 10中可知，汽油多孔射流的錐角隨燃油溫度的變化也異于單孔射流.在噴射 1.5ms ASOI時(shí)刻，燃油溫度由亞臨界態(tài)220℃升高至超臨界態(tài)320℃，多孔射流錐角線性減小了 12.14%.單孔射流錐角在亞臨界態(tài)時(shí)隨著燃油溫度升高而增加，在260℃時(shí)達(dá)到 36.24°；而其在超臨界態(tài)時(shí)，射流錐角隨著燃油溫度升高而減小，320℃時(shí)達(dá)到最小值 25.03°.造成上述差異的原因是，汽油處于亞臨界態(tài)時(shí)，射流錐角的變化受閃急沸騰微爆效應(yīng)的影響，射流徑向發(fā)展速度變快，射流錐角呈現(xiàn)上升的變化趨勢(shì).而多孔射流錐角變化相反則是因?yàn)橄噜徲褪g出現(xiàn)了重疊區(qū)域，重疊區(qū)內(nèi)油束的相互干涉促進(jìn)了射流輪廓的內(nèi)縮.在超臨界態(tài)時(shí)，越過燃油臨界點(diǎn)溫度 278℃后，射流的閃急沸騰微爆效應(yīng)減弱，使得多孔和單孔射流錐角有一定程度地減小.

圖10 汽油多孔和單孔射流錐角對(duì)比(1.5 ms ASOI)Fig.10 Comparison of cone angle of multi-hole and singlehole gasoline jets(1.5 ms ASOI)

汽油多孔射流寬度和單孔射流寬度在亞/超臨界態(tài)時(shí)的變化如圖 11所示.在燃油處于亞臨界態(tài)時(shí)，多孔射流寬度隨燃油溫度升高而減小，在260℃時(shí)存在最小寬度 47.08mm；在超臨界態(tài)時(shí)，多孔射流寬度隨著燃油溫度升高而增加.單孔射流寬度在燃油溫度由亞臨界態(tài)220℃升高至超臨界態(tài)320℃時(shí)，變化趨勢(shì)與多孔射流截然相反，在260℃時(shí)達(dá)到最大寬度22.78 mm.汽油多孔和單孔射流寬度變化不同的主要原因在于相鄰油束間的干涉重疊.在燃油處于亞臨界態(tài)時(shí)，油束間干涉重疊使得射流輪廓向內(nèi)收縮，射流寬度減小；雖然燃油閃急沸騰微爆效應(yīng)增加了射流徑向發(fā)展速度，但前者的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后者.而當(dāng)燃油達(dá)到超臨界態(tài)時(shí)，油束間干涉重疊也間接促進(jìn)了多孔射流中心的塌陷，導(dǎo)致兩側(cè)的油束受中心塌陷的外擠，使得射流整體輪廓略有變寬，多孔射流寬度逐漸增加.

圖11 汽油多孔和單孔射流寬度對(duì)比(1.5 ms ASOI)Fig.11 Comparison of width of multi-hole and single-hole gasoline jets(1.5 ms ASOI)

汽油溫度從亞臨界態(tài)升高至超臨界態(tài)的過程中，在對(duì)多孔和單孔射流的貫穿距、錐角及射流寬度進(jìn)行量化分析時(shí)可以看出，多孔射流相鄰油束間的干涉重疊是上述宏觀特性參數(shù)在燃油亞臨界態(tài)時(shí)表現(xiàn)與單孔射流相反的原因之一.超臨界汽油單孔射流的貫穿距隨著燃油溫度升高而增加，射流錐角和寬度隨著燃油溫度升高而減??；這些宏觀特性參數(shù)表明，超臨界汽油單孔射流亦發(fā)生了與噴霧“坍縮”匯聚類似的現(xiàn)象，僅因其為單束噴霧，發(fā)生“坍縮”的宏觀形態(tài)特征并不明顯.而超臨界汽油多孔射流中心發(fā)生了塌陷，致使中心兩側(cè)油束受擠壓和外擴(kuò)，亦與常見的“坍縮”形態(tài)表現(xiàn)不同.

4 異辛烷多孔射流

4.1 射流形態(tài)發(fā)展

圖 12為亞/超臨界異辛烷多孔射流隨燃油溫度的形態(tài)變化.隨著燃油溫度的升高，異辛烷從亞臨界態(tài)過渡到超臨界態(tài)，射流輪廓邊緣上的凸起氣團(tuán)逐漸變小直至消失，而在射流前鋒面上呈現(xiàn)出圓鈍的形態(tài)特征，且其軸線方向上有凸起氣團(tuán)生成和消失的轉(zhuǎn)變，射流的貫穿距離略有增加.在射流徑向方向上，隨著燃油溫度的升高，射流外形輪廓規(guī)則地內(nèi)縮，使得射流寬度不斷減小.與汽油多孔射流不同的是，異辛烷多孔射流的軸向凸起略小甚至難以分辨，且射流中心并未出現(xiàn)明顯的塌陷.

圖12 亞/超臨界異辛烷多孔射流形態(tài)變化Fig.12 Morphological development of sub/supercritical isooctane multi-hole jets

4.2 射流宏觀特性參數(shù)對(duì)比分析

如圖 13所示，燃油溫度由亞臨界態(tài) 220℃升高至超臨界態(tài) 320℃時(shí)，在噴射 1.5ms ASOI時(shí)刻，汽油多孔射流的貫穿距由 45.68mm線性增加到50.98mm，增幅為 11.60%；異辛烷的貫穿距從42.97mm線性增加到45.93mm，增幅為6.89%，但增加幅度明顯小于汽油.可以看出，多孔射流液相區(qū)受閃急沸騰作用及相鄰油束間的干涉影響，使得其中心流體速度增加，貫穿距有所增加.但是，汽油為多烴類化合物組成的混合物，其中低沸點(diǎn)的烴類物質(zhì)隨燃油溫度升高逐漸蒸發(fā)氣化，高沸點(diǎn)的烴類物質(zhì)尚未達(dá)到其沸點(diǎn)溫度，使得汽油射流的液相區(qū)受閃急沸騰作用程度強(qiáng)于單質(zhì)異辛烷燃料[20]，使汽油射流軸線中心形成了高速低壓核區(qū)，而核區(qū)內(nèi)油束貫穿能力的增強(qiáng)，最終導(dǎo)致貫穿距增加明顯.

從圖14可知，在1.5ms ASOI時(shí)刻，燃油溫度由亞臨界態(tài)220℃升高至超臨界態(tài)320℃時(shí)，多孔汽油和異辛烷的射流錐角均逐漸變小，且汽油射流錐角減小幅度 12.14%，大于異辛烷射流錐角減小幅度(9.98%).其原因是，燃油過熱程度隨其溫度升高而增加，閃急沸騰的存在使得多孔射流油束間的干涉重疊影響增大，射流錐角有所減小.與異辛烷不同的是，汽油射流中液相成分向軸線中心移動(dòng)形成了高速低壓核區(qū)，而核區(qū)內(nèi)氣流的卷吸作用使得流體外緣氣相區(qū)向內(nèi)收縮靠近，射流的錐角進(jìn)一步減小，且這種減小趨勢(shì)在汽油處于超臨界態(tài)時(shí)更加顯著.

圖13 汽油和異辛烷多孔射流貫穿距對(duì)比(1.5 ms ASOI)Fig.13 Comparison of penetration of gasoline and isooctane multi-hole jets(1.5 ms ASOI)

5 結(jié) 論

圖14 汽油和異辛烷多孔射流錐角對(duì)比(1.5 ms ASOI)Fig.14 Comparison of cone angle of gasoline and isooctane multi-hole jets(1.5 ms ASOI)

圖 15為亞/超臨界態(tài)汽油和異辛烷多孔射流寬度的變化.燃油在亞臨界態(tài)時(shí)，多孔汽油和異辛烷射流寬度隨燃油溫度升高而減小，在260℃時(shí)射流寬度分別為 47.08mm 和 44.21mm；在超臨界態(tài)時(shí)，汽油射流寬度隨著燃油溫度升高而增加，而異辛烷射流寬度變化趨勢(shì)與汽油截然相反.其主要原因是，燃油在亞臨界態(tài)時(shí)，射流相鄰油束間的干涉重疊使得射流寬度變小，且隨著燃油溫度升高減小更加明顯；在超臨界態(tài)時(shí)，汽油多孔射流的中心塌陷致使其兩側(cè)的油束受排擠而外擴(kuò)，其影響大于油束的干涉重疊，使得射流寬度呈增加趨勢(shì).

圖15 汽油和異辛烷多孔射流寬度對(duì)比(1.5 ms ASOI)Fig.15 Comparison of width of gasoline and isooctane multi-hole jets(1.5 ms ASOI)

燃油溫度從亞臨界態(tài)升高至超臨界態(tài)的過程中，汽油和異辛烷多孔射流貫穿距、錐角的變化一致，而射流寬度變化不同.可以看出，汽油中多烴類組分蒸發(fā)氣化的沸點(diǎn)差異是其宏觀形態(tài)在燃油處于亞/超臨界態(tài)時(shí)與異辛烷表現(xiàn)不同的原因之一；在燃油過熱的條件下，汽油中不同烴類物質(zhì)的沸點(diǎn)差異促進(jìn)了閃急沸騰的發(fā)生，使得射流液相區(qū)向軸線中心轉(zhuǎn)移形成了低壓核區(qū)，而低壓核區(qū)中的氣流卷吸作用最終造成了射流中心的塌陷.

(1) 汽油溫度從亞臨界態(tài)升高至超臨界態(tài)時(shí)，多孔射流中心塌陷和前鋒面凸起愈發(fā)明顯，異于常見的枝狀噴霧和劇烈閃沸條件下的坍縮噴霧.

(2) 亞臨界汽油單孔射流的貫穿距、錐角及寬度的變化趨勢(shì)異于汽油多孔射流，表明相鄰油束間的干涉重疊影響著汽油多孔射流的形態(tài)結(jié)構(gòu)，且促進(jìn)了超臨界汽油多孔射流中心的塌陷.

(3) 汽油中多組分物蒸發(fā)氣化的沸點(diǎn)差異有助于射流低壓核區(qū)的形成，而低壓核區(qū)內(nèi)的氣流卷吸作用導(dǎo)致了汽油多孔射流中心的塌陷，使亞/超臨界汽油和異辛烷的多孔射流形態(tài)差別顯著.

(4) 燃油過熱閃沸時(shí)，射流中相鄰油束間的干涉重疊及低壓核區(qū)內(nèi)的氣流卷吸是導(dǎo)致亞/超臨界汽油多孔射流前鋒面凸起和中心塌陷的原因.