柴油机作为工业机械的主要配套动力装置,广泛应用于柴油汽车、农业机械和工程机械等领域。随着工业发展,柴油机对能源需求量不断提升,造成的环境污染也愈发严重。近年来,节能和排放的法规要求日益严格,我国对能源的使用朝着减碳和多元化方向发展,但在未来可预测的二十多年时间内柴油机依然会在动力装置市场占有较高份额,因此柴油机仍需要不断提高其技术水平以满足各项需求。喷油嘴作为影响柴油机混合气燃烧的重要上游边界,研究柴油机喷油嘴内部空化流动特性有助于了解喷雾雾化特性、油气混合规律。近年来对喷油嘴内部空化流动特性的研究主要集中于单孔结构和对称结构喷油嘴,鲜有对错位双孔结构喷油嘴进行研究分析,为了进一步了解喷油嘴结构对喷油嘴内部空化流动特性的影响,本文对错位双孔结构喷油嘴的空化内流进行实验和模拟,主要内容有:搭建基于高速摄像机的透明喷油嘴可视化实验平台分别对错位和非错位双孔结构喷油嘴进行实验,发现喷油过程中错位双孔喷油嘴内空化现象与非错位双孔喷油嘴不同。对45°喷孔倾角错位双孔喷油嘴进行实验,拍摄完整喷油嘴喷油过程,发现针阀落座阶段由于喷油嘴内燃油排出得不到补偿,导致喷油嘴内压力降低产生的空化量远大于针阀抬起阶段的空化量。改变不同喷射条件,对错位双孔喷油嘴进行实验,发现在其他条件相同的情况下,随着喷油压力增大,喷油嘴稳定喷射持续的时间越长,喷油嘴内的最大空化量也越大;随着喷油量的增大,喷油嘴内的空化量呈现减小的趋势。对不同喷孔倾角的错位双孔喷油嘴进行实验,发现喷孔倾角越小的喷油嘴在针阀落座阶段压力室内更早发生空化,其中45°喷孔倾角的喷油嘴有更大概率在针阀落座初期产生线空化。基于Fluent软件建立与实验喷油嘴相符的模型,利用动网格技术实现针阀运动,对模型进行计算,将喷油嘴内部空化流动图与实验现象对比,验证了本次模拟计算的可靠性;发现在针阀落座阶段,错位喷孔结构喷油嘴在压力室内形成旋流,有利于产生线空化;通过分析喷孔内与压力室内空化体积变化曲线,发现针阀落座阶段喷孔内空化的发生和溃灭都要早于压力室内。对影响错位双孔喷油嘴空化流动的因素进行模拟,通过改变喷孔错位间距,发现错位结构喷油嘴空化发生时刻要早于非错位结构喷油嘴;随着喷孔错位间距增大,针阀落座初期喷油嘴压力室内产生的涡流更加明显,喷油嘴内空化量峰值也更高。通过改变喷孔倾角,发现喷孔倾角小的喷油嘴压力室内空化产生的速度更快,空化量峰值也更高。通过改变针阀落座速度,发现喷油嘴内空化量随针阀落座速度的增大而增大,针阀落座速度越快,喷油嘴内空化发生和溃灭越快。此外,还推导了反应针阀落座阶段喷油嘴内空化的无量纲数CN,从理论上对喷油嘴内空化量随针阀落座速度增加而增加的模拟现象进行了解释。