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评价雾化效果的一个重要指标，故选择喷雾形态、贯穿距离、索特平均直径等三个参数作为验证内容。
为了验证喷雾模型的准确性，利用高速摄影对不同时刻的喷雾形态进行了拍摄，并将仿真结果与之进行对比研究。如图6所示为喷雾形态实验与数值模拟的对比结果，由图可知，采用仿真计算的喷雾形态与实验的测试结果基本一致，说明该仿真算法具有可行性，图中所示h1为喷雾贯穿距，定义为喷油器到喷雾最远端的距离；θ1 为近场喷雾锥角，即离喷孔最近端的喷雾角；θ2 为远场喷雾锥角，即喷雾两侧边缘切线的夹角。图7、8是将贯穿距离和索特平均直径大小的数值模拟和实验进行对比，通过比较可见数值模拟和实验结果接近。图9为近场喷雾锥角和远场喷雾锥角的实验结果和数值模拟结果对比。综上所述，喷雾形态在宏观及微观的数值模拟上与实验结果较一致，此喷雾模型可以作为变参数的数值模拟基础。
4 GDI喷油器工作过程数值模拟
4. 1 温度对燃油物性参数影响
由于GDI喷油器本体温度的升高，造成喷油器内燃油的吸热量增加，燃油温度的升高，当温度升高时，粘度降低使得雷诺数升高，流体流动特性也发生改变。
温度与燃油的饱和蒸汽压成正相关关系，进而影响燃油的空化数，即影响燃油流动过程中空穴的形成和发展。
4. 2 喷孔内部流动过程数值模拟
内部流动的数值模拟边界条件采用常用的湍流时均流的雷诺方程对喷孔内部流动过程进行数值模拟，其中包括动量、质量以及总焓的守恒方程。
为了研究喷孔内燃油流动的变化规律，对燃油设定压力为10 MPa，喷油脉宽为3 ms，燃油温度分别为20 ℃、50 ℃、80 ℃、110 ℃，GDI喷油器工作球阀最大升程时的空穴现象进行了仿真分析，图10为z=0截面上以及不同油温下六个喷孔的气相体积分数。
由图10可知， GDI喷油器内部燃油温度越高，气相体积分数越大，空穴现象越明显。当燃油温度20 ℃时，喷孔截面的空穴现象并不十分明显；当油温达到50 ℃时，喷孔截面的空穴现象明显加强，气泡区域从而扩大；当油温达到110 ℃时，喷油器内部气泡已经充斥了几乎整个喷孔。由仿真结果可知，GDI喷油器燃油温度的升高，使得燃油的饱和蒸汽压上升，表面张力下降，从而造成空穴现象更加明显。
4. 3 喷油器喷雾特性数值模拟
喷雾特性的数值模拟边界调节采用喷雾仿真采用拉格朗日离散液滴法，喷油器入口采用不同工作与结构参数下喷孔出口的质量流量；出口边界为燃烧室内气体压力数据作为边界条件。
与研究喷孔内部流动边界相同，分别研究燃油温度为20 ℃、50 ℃、80 ℃和110 ℃时GDI喷油器不同时刻的喷雾形态和索特平均直径（SMD）。
由图11可知，随着GDI喷油器内部燃油温度的上升，燃油的喷雾贯穿距离有缩短的趋势，喷雾角度有增大的趋势，喷雾颗粒直径减小。其主要原因是随着GDI喷油器内部燃油温度升高，喷孔内空穴现象和湍流强度加强，燃油沿喷孔径向方向的速度加快，造成燃油出口轴向流速的下降，油滴的内能增加，蒸发作用加强，因此喷雾贯穿距离缩短，喷雾近场锥角增大，远场锥角减小，喷雾颗粒直径减小，如图12、13、14所示。
5 试验验证
图15为不同燃油温度对喷雾形态试验测试，试验条件与数值模拟条件一致，可以看出随着喷雾径向的发展，喷雾前端与空气的接触面积不断增大，与环境气体之间的相互作用导致喷雾自身动量减弱，贯穿速度降低。随着GDI喷油器内部燃油温度升高，喷雾贯穿距离逐渐缩短，燃油雾化效果增强。燃油温度110 ℃时，与燃油温度20 ℃时相比，喷雾贯穿距离明显变小，因为此时喷雾前端出现了大尺度的涡旋结构，将喷雾前端的油滴向上卷吸，从而减弱了向前贯穿的动量。喷雾近场的角度随着燃油温度的升高而增大，喷雾远场的锥角随温度升高而降低。由此可见，燃油温度对GDI喷油器影响的数值模拟结果与试验相吻合。
6 结论
（1） 通过计算流体力学的计算分析，研究了不同燃油温度下对GDI喷油器喷孔内流动和喷雾特性的影响。研究表明，GDI喷油器内部燃油温度越高，气相体积分数越大，空穴现象越明显，使得燃油沿喷口径向方向速度加快，造成燃油出口轴向流速降低，从而导致喷雾贯穿距缩短，另外由于温度升高，其内能变大，蒸发作用加强，喷雾颗粒直径越小。
（2） 本文通过试验验证了数值模拟的可行性，这为以后GDI汽油机燃烧过程以及喷油器的优化提供了一定的理论基础。
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