[发明专利]一种带部分扭转式圆角矩形喷孔的喷嘴

说明书

本发明提供一种带部分扭转式圆角矩形喷孔的喷嘴。本发明包括喷嘴本体和在所述喷嘴本体上设置的一个或多个喷孔，其中至少一个喷孔包括非扭转的喷孔前段和扭转的横截面为圆角矩形的喷孔后段，所述喷孔后段横截面圆角矩形的长轴沿着喷孔轴线旋转，所述圆角矩形的长宽比可沿着喷孔轴线变化。本发明采用具备部分扭转式圆角矩形横截面的喷孔，可以在喷孔内部形成强烈的湍流扰动，促进射流扩散与混合，改善射流混合与扩散，同时相比全扭转式喷孔能够减小部分喷射阻力，且圆角矩形易加工。通过数值计算发现，本发明应用于直喷式柴油机，可在相同喷射压力下使喷雾粒子平均直径减小10％，发动机热效率提高2％，颗粒物排放降低20％。

技术领域

本发明涉及流体喷射技术领域，具体而言，尤其涉及一种带部分扭转式圆角矩形喷孔的喷嘴。

背景技术

在工业、农业、医疗卫生、国防科技等多个领域的应用实践中，均涉及到流体喷射技术，在一定压力下利用喷嘴喷射流体，以实现各自的目的。如在内燃机领域，采用液体燃料时，需要通过压力喷嘴将一定量的液体燃料在极短的时间内喷入进气管路或气缸，形成喷雾，以便燃料与空气快速、充分混合及燃烧，喷嘴作为实施喷射的载体，对液体燃料的喷雾特性有重要影响，进而影响内燃机的燃烧和排放特性。

在流体喷嘴中一般需要设置喷孔，喷孔的几何结构及尺寸对喷射特性有重要影响。当前使用最多的是横截面为圆形的喷孔，如柱形喷孔、锥形喷孔，锥形喷孔包括渐缩锥形和渐扩锥形喷孔。

众所周知，流体喷嘴内部几何结构影响其内部流场特性。如在内燃机领域，液体燃料喷嘴内部几何结构影响其空化气泡生成特性、压力和速度分布特性，进而影响液体燃料的喷雾特性。通过流体喷嘴内部几何结构的创新设计改善流体喷射特性是一种重要的技术途径。圆角矩形效果比其他结构形状，例如窄缝、8字形等效果要差，但其加工难度要低很多；且相比圆形、椭圆形等结构其内部扰动要更强，喷雾体积更广，更有利于喷雾混合。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种带部分扭转式圆角矩形喷孔的喷嘴。其能够产生适宜的内部湍流扰动，从而进一步改善液体喷雾特性。如该类喷嘴应用于内燃机，则可以在喷嘴内部产生适宜的空化气泡和速度分布特性，进而改善发动机的喷雾混合气形成和燃烧性能。

本发明采用的技术手段如下：

一种带部分扭转式圆角矩形喷孔的喷嘴，包括喷嘴本体和在所述喷嘴本体上设置的一个或多个喷孔，其中至少一个喷孔包括非扭转的喷孔前段和扭转的横截面为圆角矩形的喷孔后段，所述喷孔后段横截面圆角矩形的长轴沿着喷孔轴线旋转，所述圆角矩形的长宽比可沿着喷孔轴线变化。

进一步地，与所述喷孔前段相关联的喷嘴本体面面相交而形成的拐角全部为曲面过渡。

进一步地，所述圆角矩形的扭转方向为顺时针方向或逆时针方向。

进一步地，所述喷孔前段从入口到出口面积为保持不变，先减小后增大，逐渐增大，逐渐减小和先增大后减小的任一种。

进一步地，所述喷孔后段从入口到出口面积为保持不变，先减小后增大，逐渐增大，逐渐减小和先增大后减小的任一种。

进一步地，所述喷孔前段喷孔纵截面形状为矩形、渐缩型、渐扩型、渐缩-渐扩型和渐扩-渐缩型的任一种。

进一步地，所述喷孔后段喷孔纵截面形状为矩形、渐缩型、渐扩型、渐缩-渐扩型和渐扩-渐缩型的任一种。

进一步地，所述喷嘴采用3D打印快速成型技术。