近年来,为了能清晰观察到柴油机喷油嘴内部燃油的流动以及近场喷雾情况,可视化试验得以迅速发展。在整个试验装置中,透明喷油嘴是最为关键的部件。亚克力材料(PMMA)由于具有透光性好、折射率与柴油等常用燃油折射率很接近、机械强度较高、易于加工等特点,因此被选用制作成透明喷油嘴。针对试验过程中透明喷油嘴容易产生裂缝而导致无法使用这一现象,本文根据实际尺寸构建了透明喷油嘴的三维计算模型,通过单向流固耦合方法对透明喷油嘴的固体变形及应力分布情况进行模拟研究。模拟结果表明:透明喷油嘴的变形与应力都主要集中在压力室以及喷孔入口处,其中喷孔入口处应力最大但并未超过亚克力材料的断裂强度。实际操作过程中透明喷油嘴产生的裂缝往往开始于压力室入口所在固体平面,据分析这是由于制作透明喷油嘴过程中该平面被注入的胶粘剂量较少,使得喷油器与该平面未能完全粘合,喷油过程中燃油进入该平面,产生的较大应力超过了胶粘剂的粘黏强度,从而造成透明喷油嘴从该处首先产生裂缝。接下来进行了不同因素对喷孔内最大应力的影响。结果发现:最大应力值随着喷射压力的增大呈线性上升趋势;与之相反喷孔入口处应力值随着喷孔直径的增大而下降;喷孔长度对喷孔入口处的最大应力几乎没有影响;喷孔入口处圆角直径越大,该处应力值越小;相对于直喷孔来说,斜喷孔所受到的最大应力值较小且相差不大。在拍摄近场喷雾的可视化试验过程中发现:在相同的喷射压力下,使用透明喷油嘴喷油时,针阀关闭以后喷孔出口的滴油现象相对于实际喷油嘴来说更加明显且持续时间更长,根据对比试验的结果分析这是由透明喷油嘴变形所导致。同时发现在当燃油喷射压力与喷孔直径不同时,滴油现象同样存在差异。在此基础上采用双向流固耦合的方法模拟研究了透明喷油嘴变形对喷油结束后喷孔出口滴油现象的影响。结果表明由于透明喷油嘴膨胀与收缩,喷油结束后柴油完全断流的时间大于实际喷油嘴,且最后喷出的柴油质量比实际喷油嘴要大,模拟结果与试验观察到的现象相符合。随后使用同样的方法分析了喷射压力、喷孔直径以及不同压力室体积对滴油现象的影响,结果表明,喷射压力主要通过影响透明喷油嘴的变形间接影响针阀关闭后的滴油现象,而其本身对滴油现象影响不大,且喷射压力越大,透明喷油嘴滴油现象越明显;喷孔直径的差异对滴油现象的影响很小;压力室体积越大,透明喷油嘴的膨胀以及收缩挤压效应更加明显,从而导致大压力室其滴油现象持续时间更长。