CN114357632A - 一种喷油器优化方法及装置 - Google Patents

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CN114357632A CN202210274440.0A CN202210274440A CN114357632A CN 114357632 A CN114357632 A CN 114357632A CN 202210274440 A CN202210274440 A CN 202210274440A CN 114357632 A CN114357632 A CN 114357632A
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Abstract

本申请提供一种喷油器优化方法及装置，根据涡线空化模型确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度；涡线空化模型是利用气泡动力学空化模型、热力非平衡相变模型和旋涡模型结合得到的；根据多组喷油嘴的几何结构参数和多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系；利用函数关系得到平均旋涡强度的最大值，以及与平均旋涡强度的最大值对应的喷油嘴的几何结构参数的最优值。可见，本申请通过优化喷油嘴的几何结构参数，来强化和控制喷油器喷嘴内部涡线空化现象诱使中空喷雾，优化燃油射流雾化质量。

Description

一种喷油器优化方法及装置
技术领域
本申请涉及车辆领域，特别涉及一种喷油器优化方法及装置。
背景技术
柴油机是推动一个国家经济增长、社会运行的重要装备基础。高压共轨燃油喷射系统极大改善了燃油喷雾雾化质量，大幅提高了柴油机输出功率和扭矩，已成为世界柴油机动力的主流发展方向。系统中的电控喷油器作为联系燃油喷射和射流雾化的核心部件，是突破高压共轨燃油喷射技术的关键。
目前，高压燃油射流雾化机理主要包括：湍流、空气动力学和空化，其中空化现象是高压喷射下柴油机喷嘴内部一种常见的气液两相流动，柴油机喷油器喷嘴内部的空化现象根据诱因不同可被区分为几何诱导空化和涡线空化两种。参考图1所示，为喷油器喷孔内涡线空化流态示意图，可以看出涡线空化的具体流态。
现有的研究表明，与喷嘴内部湍流相比，燃油流经喷油器喷嘴时产生的空化现象对燃油喷雾雾化过程的影响更为显著，尤其是涡线空化现象会导致射流呈中空喷雾形态，大大增加喷雾锥角。参考图2所示，为柴油机喷油器的中空结构燃油喷雾效果示意图，可见，喷雾的中间部分为气体，边缘部分为大量液珠。因此，如何优化喷油器的几何结构以强化涡线空化现象，从而优化燃油射流雾化质量已成为急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种喷油器优化方法，以强化涡线空化现象诱使中空喷雾，优化燃油射流雾化质量。
第一方面，本申请提供了一种喷油器优化方法，包括：
根据涡线空化模型确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度；所述涡线空化模型是利用气泡动力学空化模型、热力非平衡相变模型和旋涡模型结合得到的；
根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系；
利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值。
可选地，述平均旋涡强度根据所述涡线空化模型的蒸发源项Re和冷凝源项Rc确定；其中所述蒸发源项Re和所述冷凝源项Rc可分别表示为：
Figure 586614DEST_PATH_IMAGE001
其中，所述Rep、所述Ret和所述Rev分别为所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型中液相的蒸发源项；所述Rcp、所述Rct和所述Rcv分别为所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型中气相的冷凝源项；所述C1、所述C2和所述C3分别代表所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型对空化两相流动的影响权重；所述C1、所述C2和所述C3之和为1。
可选地，所述多组喷油嘴的几何结构参数中的每一组都包括多个参数，所述根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系，包括：
根据平均旋涡强度对喷油嘴的几何结构参数的敏感性，从所述多个参数中确定敏感参数；
根据多组敏感参数和多个平均旋涡强度建立敏感参数与平均旋涡强度之间的函数关系；
所述利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值，包括：
利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述敏感参数的最优值。
可选地，所述敏感参数包括以下参数的任意一种或多种：压力室球半径、压力室高度、喷孔锥度系数、喷孔倾斜角、针阀底端面到喷孔轴线与针阀轴线的交点之间的距离、喷孔开孔高度。
可选地，所述根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系，包括：
利用神经网络模型根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系。
可选地，所述利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值，包括：
利用所述函数关系通过遗传算法来计算得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值。
第二方面，本申请实施例还提供了一种喷油器优化装置，包括：
确定单元，用于根据涡线空化模型确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度；所述涡线空化模型是利用气泡动力学空化模型、热力非平衡相变模型和旋涡模型结合得到的；
构建单元，用于根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系；
计算单元，用于利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值。
可选地，所述平均旋涡强度根据所述涡线空化模型的蒸发源项Re和冷凝源项Rc确定；其中所述蒸发源项Re和所述冷凝源项Rc可分别表示为：
Figure 44140DEST_PATH_IMAGE001
其中，所述Rep、所述Ret和所述Rev分别为所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型中液相的蒸发源项；所述Rcp、所述Rct和所述Rcv分别为所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型中气相的冷凝源项；所述C1、所述C2和所述C3分别代表所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型对空化两相流动的影响权重；所述C1、所述C2和所述C3之和为1。
可选地，所述多组喷油嘴的几何结构参数中的每一组都包括多个参数，所述构建单元用于：
根据平均旋涡强度对喷油嘴的几何结构参数的敏感性，从所述多个参数中确定敏感参数；
根据多组敏感参数和多个平均旋涡强度建立敏感参数与平均旋涡强度之间的函数关系；
所述计算单元用于：
利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述敏感参数的最优值。
可选地，所述敏感参数包括以下参数的任意一种或多种：压力室球半径、压力室高度、喷孔锥度系数、喷孔倾斜角、针阀底端面到喷孔轴线与针阀轴线的交点之间的距离、喷孔开孔高度。
可选地，所述构建单元，还用于利用神经网络模型根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系。
可选地，所述计算单元，还用于利用所述函数关系通过遗传算法来计算得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值。
本申请实施例提供了一种喷油器优化方法，根据涡线空化模型确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度；涡线空化模型是利用气泡动力学空化模型、热力非平衡相变模型和旋涡模型结合得到的；根据多组喷油嘴的几何结构参数和多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系；利用函数关系得到平均旋涡强度的最大值，以及与平均旋涡强度的最大值对应的喷油嘴的几何结构参数的最优值。可见，本申请通过自主构建的涡线空化模型，确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度，平均旋涡强度用于表征喷油器内涡线空化现象的强弱，并建立二者之间的函数关系，然后对函数关系进行优化，得到平均旋涡强度的最大值，以及与平均旋涡强度的最大值对应的喷油嘴的几何结构参数的最优值。本申请通过优化喷油嘴的几何结构参数，来强化和控制喷油器喷嘴内部涡线空化现象诱使中空喷雾，优化燃油射流雾化质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了一种喷油器喷孔内涡线空化流态示意图；
图2示出了一种柴油机喷油器的中空结构燃油喷雾效果示意图；
图3示出了本申请实施例提供的一种喷油器优化方法的流程图；
图4示出了本申请实施例提供的一种喷油器喷嘴结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种喷油器优化装置的结构框图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术中的描述，与喷嘴内部湍流相比，燃油流经喷油器喷嘴时产生的空化现象对燃油喷雾雾化过程的影响更为显著，尤其是涡线空化现象会导致射流呈中空喷雾形态，大大增加喷雾锥角。因此，如何优化喷油器的几何结构以强化涡线空化现象，从而优化燃油射流雾化质量已成为急需解决的问题。
基于以上技术问题，本申请实施例提供了一种喷油器优化方法，根据涡线空化模型确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度；涡线空化模型是利用气泡动力学空化模型、热力非平衡相变模型和旋涡模型结合得到的；根据多组喷油嘴的几何结构参数和多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系；利用函数关系得到平均旋涡强度的最大值，以及与平均旋涡强度的最大值对应的喷油嘴的几何结构参数的最优值。可见，本申请通过自主构建的涡线空化模型，确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度，平均旋涡强度用于表征喷油器内涡线空化现象的强弱，并建立二者之间的函数关系，然后对函数关系进行优化，得到平均旋涡强度的最大值，以及与平均旋涡强度的最大值对应的喷油嘴的几何结构参数的最优值。本申请通过优化喷油嘴的几何结构参数，来强化和控制喷油器喷嘴内部涡线空化现象诱使中空喷雾，优化燃油射流雾化质量。
为了便于理解，下面结合附图对本申请实施例提供的一种喷油器优化方法及装置进行详细的说明。
参考图3所示，为本申请实施例提供的一种喷油器优化方法的流程图，该方法可以包括以下步骤。
S101，根据涡线空化模型确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度。
在本申请实施例中，参考图4所示，为本申请实施例提供的一种喷油器喷嘴结构示意图，包括针阀1、针阀体2、喷孔3和压力室4，其中喷孔3的个数在此未做限定，可以为多个，在本图中只示出了2个喷孔。当针阀1与针阀体2不接触时，燃油填充到针阀1与针阀体2之间的间隙，喷油器可以通过喷孔3进行喷雾。
在本申请实施例中，喷油嘴的几何结构参数包括以下参数的多种：压力室球半径R、压力室高度H、喷孔锥度系数K、喷孔倾斜角θ、针阀底端面到喷孔轴线与针阀轴线的交点之间的距离l、喷孔开孔高度h、压力室的形状、针阀的形状、喷孔的个数。其中，喷孔锥度系数为：
Figure 858512DEST_PATH_IMAGE002
Din为喷孔入口直径，Dout为喷孔出口直径，L为喷孔长度。
在本申请实施例中，利用涡线空化模型来表征实际柴油机喷油器内部高温燃油的涡线空化现象。鉴于柴油机实际高压甚至超高压工况下显著的燃油温升效应和喷嘴内部强烈的旋涡流场，本申请综合考虑涡线空化现象是由空化两相流动的压力驱动、温度驱动和旋涡流场驱动机制综合作用，因而，涡线空化模型是利用气泡动力学空化模型、热力非平衡相变模型和旋涡模型结合得到的。例如，可以将基于Rayleigh-Plesset方程的气泡动力学空化模型、基于均相弛豫模型（Homogeneous Relaxation Model，HRM）的热力非平衡相变模型和旋涡模型相结合建立涡线空化模型，用于求解柴油机喷油器喷嘴内部涡线空化现象特性。
在本申请实施例中，涡线空化模型即为空化过程中的气-液相间质量输运的数学描述，可以认为涡线空化现象的实质是气泡生长（蒸发）和溃灭（冷凝）过程的综合表现。涡线空化模型中包括蒸发源项Re和冷凝源项Rc，蒸发源项Re用于表示气泡生长（蒸发）过程，Re的值越大，涡线空化现象越好；冷凝源项Rc用于表征气泡溃灭（冷凝）过程，Rc的值越小，涡线空化现象越好。
具体地，由于涡线空化模型是利用气泡动力学空化模型、热力非平衡相变模型和旋涡模型结合得到的，涡线空化模型中的蒸发源项Re也是由气泡动力学空化模型的蒸发源项Rep、热力非平衡相变模型的蒸发源项Ret和旋涡模型的蒸发源项Rev结合得到的。涡线空化模型中的冷凝源项Rc也是由气泡动力学空化模型的冷凝源项Rcp、热力非平衡相变模型的冷凝源项Rct和旋涡模型的冷凝源项Rcv结合得到的。
在本申请实施例中，涡线空化模型的蒸发源项Re和冷凝源项Rc分别表示为
Figure 680975DEST_PATH_IMAGE003
其中，所述Rep、所述Ret和所述Rev分别为所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型中液相的蒸发源项；所述Rcp、所述Rct和所述Rcv分别为所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型中气相的冷凝源项；所述C1、所述C2和所述C3分别代表所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型对空化两相流动的影响权重，所述C1、所述C2和所述C3之和为1。
在本申请实施例中，不同工况下，模型系数C1、C2和C3的取值是受分段函数控制的，该分段函数的阈值区间由流场的温度T、压力P和涡量ω确定。例如，几种特殊工况下的模型参数取值为，当T<T1时，C2=0，此时可忽略热力非平衡相变模型对空化两相流动的影响；当T>T2时，C1=0，忽略气泡动力学空化模型对空化两相流动的影响；当ω<ω1时，C3=0，可忽略旋涡模型对空化两相流动的影响。此外，在模型求解过程中，本申请还考虑了高温高压工况下气液两相流体的可压缩性和周围环境空气对空化流动的影响。
在本申请实施例中，可以利用喷油器各喷孔出口平均旋涡强度Ω对柴油机喷油器内涡线空化现象进行特征化表述，平均旋涡强度根据所述涡线空化模型的蒸发源项Re和冷凝源项Rc确定。蒸发源项Re的值越大，平均旋涡强度Ω也越大；冷凝源项Rc的值越大，平均旋涡强度Ω也越大。平均旋涡强度Ω越大，涡线空化现象越好，中空喷雾效果就更好，进而燃油射流雾化质量越好。具体地，在计算平均旋涡强度Ω时，可以基于多次喷射策略，采用方差分析(Analysis of Variance，ANOVA)确定各喷孔出口处燃油流动的平均旋涡强度Ω。
在本申请实施例中，喷油嘴的几何结构参数的不同，可以形成不同结构的喷嘴，采用涡线空化模型对所形成的多种结构喷嘴开展数值模拟计算，能够得到多个平均旋涡强度。
在本申请实施例中，可以设置多组喷油嘴的几何结构参数，不同组之间喷油嘴的几何结构参数的值均不完全相同，根据涡线空化模型，每组喷油嘴的几何结构参数都对应一个平均旋涡强度，多组喷油嘴的几何结构参数对应多个平均旋涡强度。可以理解的是，同一个平均旋涡强度可以对应多组不同的喷油嘴的几何结构参数。
S102，根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系。
在本申请实施例中，可以根据多组喷油嘴的几何结构参数和多个平均旋涡强度之间的对应，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系，用于表征喷嘴内涡线空化现象，进而实现强化涡线空化现象的目的。
在本申请实施例中，可以利用神经网络模型根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系。神经网络模型可以为流场优化神经网络模型。
在本申请实施例中，可以通过激活函数来拟合输入参数与目标参数之间的函数关系，举例来说，可表示为
Figure 10325DEST_PATH_IMAGE004
其中，输入参数为喷油嘴的几何结构参数，压力室球半径R、压力室高度H、喷孔锥度系数K、喷孔倾斜角θ、针阀底端面到喷孔轴线与针阀轴线的交点之间的距离l、喷孔开孔高度h，输出参数为喷嘴各喷孔出口的平均旋涡强度Ω。其中激活函数可以为ReLU函数，ReLU函数的分段阈值区间由针阀底端面到喷孔轴线与针阀轴线的交点之间的距离l的取值决定。
S103，利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值。
在本申请实施例中，可以利用所述函数关系通过遗传算法来计算得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值。具体地，采用随机全局优化遗传算法，以神经网络模型为目标函数，根据目标参数Ω的优值函数对喷油嘴的几何结构参数进行优化。
在本申请实施例中，多组喷油嘴的几何结构参数中的每一组都包括多个参数，而平均旋涡强度并不是对所有的参数都有敏感性，根据所有喷油嘴的几何结构参数来确定的函数关系较为复杂且不太准确。因而，可以根据平均旋涡强度对喷油嘴的几何结构参数的敏感性，从所述多个参数中确定敏感参数。采用涡线空化模型对所形成的多种结构喷嘴开展数值模拟计算，基于结果分析确定影响喷嘴内涡线空化现象的敏感参数。
在本申请实施例中，所述敏感参数包括以下参数的任意一种或多种：压力室球半径、压力室高度、喷孔锥度系数、喷孔倾斜角、针阀底端面到喷孔轴线与针阀轴线的交点之间的距离、喷孔开孔高度。
在本申请实施例中，根据多组敏感参数和多个平均旋涡强度建立敏感参数与平均旋涡强度之间的函数关系；利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述敏感参数的最优值。通过从多个参数中确定出敏感参数，并建立敏感参数与平均旋涡强度之间的函数关系，能够使函数关系更为准确，计算处理起来也更方便，利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值也更准确，与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述敏感参数的最优值也更加准确。
本申请实施例提供了一种喷油器优化方法，根据涡线空化模型确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度；涡线空化模型是利用气泡动力学空化模型、热力非平衡相变模型和旋涡模型结合得到的；根据多组喷油嘴的几何结构参数和多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系；利用函数关系得到平均旋涡强度的最大值，以及与平均旋涡强度的最大值对应的喷油嘴的几何结构参数的最优值。可见，本申请通过自主构建的涡线空化模型，确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度，平均旋涡强度用于表征喷油器内涡线空化现象的强弱，并建立二者之间的函数关系，然后对函数关系进行优化，得到平均旋涡强度的最大值，以及与平均旋涡强度的最大值对应的喷油嘴的几何结构参数的最优值。本申请通过优化喷油嘴的几何结构参数，来强化和控制喷油器喷嘴内部涡线空化现象诱使中空喷雾，优化燃油射流雾化质量。
基于以上喷油器优化方法，本申请实施例还提供了一种喷油器优化装置，参考图5所示，为本申请实施例提供的一种喷油器优化装置的结构框图，该装置可以包括：
确定单元100，用于根据涡线空化模型确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度；所述涡线空化模型是利用气泡动力学空化模型、热力非平衡相变模型和旋涡模型结合得到的；
构建单元200，用于根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系；
计算单元300，用于利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值。
可选地，所述平均旋涡强度根据所述涡线空化模型的蒸发源项Re和冷凝源项Rc确定；其中所述蒸发源项Re和所述冷凝源项Rc可分别表示为：
Figure 209225DEST_PATH_IMAGE001
其中，所述Rep、所述Ret和所述Rev分别为所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型中液相的蒸发源项；所述Rcp、所述Rct和所述Rcv分别为所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型中气相的冷凝源项；所述C1、所述C2和所述C3分别代表所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型对空化两相流动的影响权重；所述C1、所述C2和所述C3之和为1。
可选地，所述多组喷油嘴的几何结构参数中的每一组都包括多个参数，所述构建单元用于：
根据平均旋涡强度对喷油嘴的几何结构参数的敏感性，从所述多个参数中确定敏感参数；
根据多组敏感参数和多个平均旋涡强度建立敏感参数与平均旋涡强度之间的函数关系；
所述计算单元用于：
利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述敏感参数的最优值。
可选地，所述敏感参数包括以下参数的任意一种或多种：压力室球半径、压力室高度、喷孔锥度系数、喷孔倾斜角、针阀底端面到喷孔轴线与针阀轴线的交点之间的距离、喷孔开孔高度。
可选地，所述构建单元，还用于利用神经网络模型根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系。
可选地，所述计算单元，还用于利用所述函数关系通过遗传算法来计算得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值。
本申请实施例提供了一种喷油器优化装置，确定单元，用于根据涡线空化模型确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度；所述涡线空化模型是利用气泡动力学空化模型、热力非平衡相变模型和旋涡模型结合得到的；构建单元，用于根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系；计算单元，用于利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值。可见，本申请通过自主构建的涡线空化模型，确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度，平均旋涡强度用于表征喷油器内涡线空化现象的强弱，并建立二者之间的函数关系，然后对函数关系进行优化，得到平均旋涡强度的最大值，以及与平均旋涡强度的最大值对应的喷油嘴的几何结构参数的最优值。本申请通过优化喷油嘴的几何结构参数，来强化和控制喷油器喷嘴内部涡线空化现象诱使中空喷雾，优化燃油射流雾化质量。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，虽然本申请已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种喷油器优化方法，其特征在于，包括：
根据涡线空化模型确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度；所述涡线空化模型是利用气泡动力学空化模型、热力非平衡相变模型和旋涡模型结合得到的；
根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系；
利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平均旋涡强度根据所述涡线空化模型的蒸发源项Re和冷凝源项Rc确定；其中所述蒸发源项Re和所述冷凝源项Rc可分别表示为：
Figure 20626DEST_PATH_IMAGE001
其中，所述Rep、所述Ret和所述Rev分别为所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型中液相的蒸发源项；所述Rcp、所述Rct和所述Rcv分别为所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型中气相的冷凝源项；所述C1、所述C2和所述C3分别代表所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型对空化两相流动的影响权重；所述C1、所述C2和所述C3之和为1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多组喷油嘴的几何结构参数中的每一组都包括多个参数，所述根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系，包括：
根据平均旋涡强度对喷油嘴的几何结构参数的敏感性，从所述多个参数中确定敏感参数；
根据多组敏感参数和多个平均旋涡强度建立敏感参数与平均旋涡强度之间的函数关系；
所述利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值，包括：
利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述敏感参数的最优值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述敏感参数包括以下参数的任意一种或多种：压力室球半径、压力室高度、喷孔锥度系数、喷孔倾斜角、针阀底端面到喷孔轴线与针阀轴线的交点之间的距离、喷孔开孔高度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系，包括：
利用神经网络模型根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值，包括：
利用所述函数关系通过遗传算法来计算得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值。
7.一种喷油器优化装置，其特征在于，包括：
确定单元，用于根据涡线空化模型确定出与多组喷油嘴的几何结构参数对应的多个平均旋涡强度；所述涡线空化模型是利用气泡动力学空化模型、热力非平衡相变模型和旋涡模型结合得到的；
构建单元，用于根据所述多组喷油嘴的几何结构参数和所述多个平均旋涡强度，建立喷油嘴的几何结构参数与平均旋涡强度之间的函数关系；
计算单元，用于利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述喷油嘴的几何结构参数的最优值。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述平均旋涡强度根据所述涡线空化模型的蒸发源项Re和冷凝源项Rc确定；其中所述蒸发源项Re和所述冷凝源项Rc可分别表示为：
Figure 84DEST_PATH_IMAGE002
其中，所述Rep、所述Ret和所述Rev分别为所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型中液相的蒸发源项；所述Rcp、所述Rct和所述Rcv分别为所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型中气相的冷凝源项；所述C1、所述C2和所述C3分别代表所述气泡动力学空化模型、所述热力非平衡相变模型和所述旋涡模型对空化两相流动的影响权重；所述C1、所述C2和所述C3之和为1。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述多组喷油嘴的几何结构参数中的每一组都包括多个参数，所述构建单元用于：
根据平均旋涡强度对喷油嘴的几何结构参数的敏感性，从所述多个参数中确定敏感参数；
根据多组敏感参数和多个平均旋涡强度建立敏感参数与平均旋涡强度之间的函数关系；
所述计算单元用于：
利用所述函数关系得到所述平均旋涡强度的最大值，以及与所述平均旋涡强度的最大值对应的所述敏感参数的最优值。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述敏感参数包括以下参数的任意一种或多种：压力室球半径、压力室高度、喷孔锥度系数、喷孔倾斜角、针阀底端面到喷孔轴线与针阀轴线的交点之间的距离、喷孔开孔高度。
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