取向硅钢常化冷却段空气雾化喷嘴内流场数值模拟

为改善取向硅钢常化过程带钢的冷却效果,对空气雾化喷嘴内气液两相流动过程进行三维数值模拟研究,分析空气压力和水流量对喷嘴内流场速度和液相体积分数的影响。数值计算值与实验测试值吻合良好且最大误差小于10%。结果表明:当水流量一定时,随着空气压力的逐渐增大,喷嘴内速度增大、液相体积分数减小,喷嘴出口处速度分布均匀性变差,液相体积分数分布更均匀;当空气压力一定时,随着水流量的逐渐增大,喷嘴内速度逐渐减小、液相体积分数增大,喷嘴出口处速度分布更均匀,液相体积分数分布均匀性变差;喷嘴气水压力比为1.1时冷却均匀性较好,冷却均匀性最佳的工况为空气压力0.2 MPa、水流量180 L/h。

内混式空气雾化喷嘴出口尺寸对雾化特性的影响

为了优化喷雾效果,分析内混式空气雾化喷嘴出口尺寸对其雾化特性的影响,基于自行设计的空气雾化喷嘴喷雾特性实验平台,使用粒子图像速度场仪、激光粒度仪对不同出口尺寸的空气雾化喷嘴雾化特性参数进行测定,分析其变化规律。实验结果表明:仅改变喷嘴出口尺寸时,随着出口尺寸的增加,空气雾化喷嘴气流量几乎保持线性增长趋势,而水流量呈现出对数增长的规律;其他条件固定时水流量与供水压力成正比,与供气压力成反比;气流量与供气压力成正比,与供水压力成反比;随着出口尺寸的增大,喷嘴有效射程不断增大,而雾化角逐渐变小;雾滴的索特平均直径(SMD)随开口尺寸的增加先增大后减小,空气雾化喷嘴出口尺寸为3.0 mm时SMD达到最大,出口尺寸为1.0 mm时雾化效果最好,此时雾滴粒径随时间变化标准差较小,液滴状态稳定;随着喷嘴开口的增大,雾滴速度先增大后减小,雾滴速度在轴线方向上逐渐减小。

喷嘴角度对直射式空气雾化喷嘴雾化特性的影响

航空发动机燃烧室是将化学能转化为热能的主要场所,对发动机的正常工作起着至关重要的作用,喷嘴雾化特性会直接影响燃烧室燃烧效率、火焰稳定、出口温度分布和污染物排放等,因此喷嘴雾化性能的好坏对发动机的工作可靠性、性能以及使用寿命有很大影响。直射式喷嘴结构简单,在大工况下具有良好的雾化效果,空气雾化喷嘴能够增强雾化效果,使得液雾均匀,能耗较低。因此研究流动参数对直射式空气雾化喷嘴雾化特性的影响对提升燃烧室的燃烧性能,降低污染排放具有重要意义。

基于数值仿真的水流量对空气雾化喷嘴雾化性能影响研究

内混式空气雾化喷嘴由于其不易堵塞、耗气率低、耗水量少等优点,已被广泛应用于喷雾降尘领域。为了分析内混式空气雾化喷嘴的雾化特性和降尘效果,应用Fluent软件,采用CFD算法模拟了水流量对内混式空气雾化喷嘴水流破裂长度、空气速度和雾滴粒径3种雾化参数的影响,研究得出:在供气压力不变的情况下,水流量越大,水流碎裂长度越大,喷嘴出口处气体所占比例越小,喷嘴雾化效果越弱;喷嘴出口处及混合腔内的空气速度随着水流量的增加而不断下降,液体的雾化效果随之降低;雾滴平均粒径和大粒径雾滴占有比例均随着水流量的增大而不断增大;雾滴数量随水流量增大而不断减少。

基于正交试验的内混式空气雾化喷嘴结构参数优化

为掌握结构参数对内混式空气雾化喷嘴雾化特性和降尘效率的影响规律,从而获得经济合理的喷嘴结构参数,采用自行设计开发的喷雾降尘试验平台,应用正交设计方法,开展了不同结构参数组合下的喷嘴雾化特性及降尘效率试验。试验结果表明:随着液体帽注水孔直径的增大,喷嘴水流量不断增加,而气流量不断减小;喷嘴气流量随液体帽注气孔数量增加而增大,喷嘴水流量受液体帽注气孔数量的影响较小。当逐渐增大注水孔直径时,索太尔平均粒径(Dsm)不断增大;Dsm随着注气孔数量的增加呈现出先减小后增大的变化规律,当注气孔数为4时达到最小值,雾化效果最好;空气帽出口直径为2.0 mm和2.5 mm时,喷嘴雾滴粒径较小。全尘和呼吸性粉尘降尘效率均随着液体帽注水孔直径和注气孔数量的增加呈现先增大后减小的变化规律,并分别在注水孔直径为1.5 mm和注气孔数量为4时获得最佳的降尘效果;随着空气帽出口直径的增大,全尘和呼吸性粉尘降尘效率均有所提高,但空气帽出口直径大于2.0 mm后,降尘效率增幅较小。综合考虑喷嘴雾化特性参数和降尘效率,对于喷嘴空气帽,其出口直径应选择2.0 mm;对于喷嘴液体帽,注水孔直径为1.5 mm和注气孔数量为4时较为合理,能够获得最高的降尘效率。工业应用现场采用以上结构参数组合的喷嘴较为合理,该种结构参数组合的喷嘴在耗气量和耗水量较低时,能获得较小的雾滴粒径和较高的降尘效率。

空气雾化喷嘴内流场的特性分析

提出了基于仿真软件研究空气雾化喷嘴的内流场特性的方法,通过CFD仿真软件分析了不同气体压力、不同液体流量对喷嘴内流场的速度、湍动能以及液体体积分数的影响。研究表明:混合腔中径向截面积不变时,速度和湍动能几乎不随气体压力或液体流量的变化而发生变化,液体体积分数均匀速下降。在混合腔的径向截面积缩小以后,当液体流量一定时,速度和湍动能与气体压力呈正相关关系,且增长的幅度也越大。而液体体积分数随着气体压力的增大不断下降,减小的幅度也不断增大,气体动力增大的同时对液体的约束力逐渐增强。当气体压力一定时,根据气体压力的增加,速度和湍动能随着液体流量的增加出现上升的趋势,但增加的幅度逐渐减小,液体体积分数随液体流量的增加逐渐下降,但减小的幅度也逐渐减小。

超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化特性研究

针对传统雾化喷嘴喷雾捕集微小粉尘效率不佳的问题,利用自主搭建的喷雾特性和降尘效率测试实验系统,对比分析超音速虹吸式空气雾化喷嘴与内混式空气雾化喷嘴的雾化性能和降尘效率。研究结果表明:随着供气压力增高,雾滴粒径逐渐减小;雾滴粒径随喷嘴出口距离的增加而增大;最佳雾化条件下,超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化粒径更小且雾滴分布均匀;距喷嘴30~60 cm区域内,供气压力越大,雾滴速度越快,雾滴轴向速度衰减程度越小;距喷嘴60~90 cm区域内,供气压力越大,雾滴速度越快,雾滴轴向速度衰减程度越大;在最佳雾化条件下,超音速虹吸式喷嘴对全尘、呼吸性粉尘的降尘效率高达91.46%、90.77%,内混式喷嘴的降尘效率仅为80.31%、75.22%,超音速虹吸式空气雾化喷嘴对煤粉全尘与呼吸性粉尘的除尘效率更高,降尘效果更佳。

空气雾化喷嘴内部流场的瞬态研究

为了更加深入了解空气雾化喷嘴内部的流动状况,首先通过建模软件建立了喷嘴的内部三维模型,然后在空气入口压力为0.031 MPa,液体流量为10 L/h、15 L/h、20 L/h的工况下利用Fluent软件中的大涡模拟模型对喷嘴的内部流动的瞬态过程进行数值模拟。通过对喷嘴中心轴线上和不同截面上的压力、速度和气相体积分数等参数进行提取分析,以此得到喷嘴内部流场的流动特征,并为改善空气雾化喷嘴的雾化质量以及研发设计提供理论依据。

直射式双旋流空气雾化喷嘴的雾化效果

介绍了一种直射式供油的双旋流空气雾化喷嘴的喷雾性能。该双旋流器采用旋向相反的径向开孔式设计,在常温常压下进行喷雾试验,研究了不同空气压力降和气液比工况下液雾的索太尔平均直径(SMD)及分布指数。试验中雾化液体为航空煤油,采用马尔文激光测雾仪测量喷嘴端面下游50 mm处的液雾分布。研究结果表明:随着气液比的增加,SMD减小,分布指数也减小,并且存在一个关键气液比,在超过关键气液比的工况下,液雾的SMD及分布指数变化很小。

复合式收扩套筒空气雾化喷嘴燃烧室点火研究

复合式收扩套筒空气雾化喷嘴中，副油路是一个单油路离心喷嘴，主油路采用双旋流空气雾化，喷嘴是直射式．在点火研究中，只是单油路离心喷嘴工作．实验用的燃烧室是一个单头部矩形燃烧室，在燃烧室进口温度为常温，进口压力为常压，燃烧室压力降0．9％～9．0％的试验条件下研究了复合式空气雾化喷嘴燃烧室的点火性能．在同样条件下，研究了复合式空气雾化喷嘴的雾化性能并总结了经验关系．分析了影响点火的主要因素，通过整理雾化数据，以Lefebvre点火模型为基础，总结了该类燃烧室点火经验关系．

车用SCR系统空气雾化喷嘴的雾化特性研究

选择催化还原(SCR)是一种先进的汽车氮氧化物控制技术,而还原剂喷嘴是为实施该技术的喷射系统的关键部件。文中设计了一种外混式空气雾化喷嘴,并对其雾化性能进行了实验研究,主要分析了空气压力、液体压力及测量位置不同时,喷雾的索太尔平均直径、平均轴向速度、平均径向速度、液滴通量等特性参数沿喷嘴径向的分布情况。试验结果表明,所设计的喷嘴具有良好的雾化效果。

广角内混式空气雾化喷嘴雾化特性研究

为分析广角内混式空气雾化喷嘴雾滴场的雾化特性,采用马尔文高速喷雾粒度分析系统对雾滴场雾化特性进行实验研究。实验结果表明:在宏观雾化特性方面,供水压力和供气压力的变化分别对喷嘴的雾化角和射程的占主导作用;在细观雾化特性方面,沿轴线方向随着距离增大雾滴粒径不断增大,沿径向方向随着距离喷嘴轴线增大雾滴粒径不断增大。实验及现场试验表明,当气液压比值为1.5左右,气压为0.6 MPa、水压为0.4 MPa时,喷嘴雾场内雾滴粒径更适宜捕捉粉尘,转载点现场应用后的全尘和呼尘的降尘率较原喷雾压力下分别提高了21.66%、20.05%。

带空气雾化喷嘴的燃烧室压力对烟粒浓度及火焰辐射的影响

在一个小型高压燃烧试验台上研究了燃烧室采用空气雾化喷嘴后 ,燃烧室压力对燃烧室内烟粒浓度和火焰辐射的影响。实验的主要参数 :来流空气压力为 1～ 2 MPa,温度为室温 ;燃烧室总余气系数为 8.0 ,工作压力为 0 .3～ 0 .88MPa。实验结果表明 :主燃区烟粒浓度和火焰辐射随压力增加呈急剧增加的趋势 ,但其增加的速率是随空气雾化喷嘴的吹气压力的增加而下降 ;在不同压力下 ,火焰总辐射沿火焰筒轴向长度呈明显减少的趋势 ,但在较高压力情况下 (如 pc≥ 0 .5 MPa )主要由大量烟粒被氧化消失引起的 ,而在较低压力情况下(如 pc≤ 0 .3 MPa )

矩形燃烧室试件中双旋流空气雾化喷嘴燃油分布实验研究

对装有 3个双旋流气动雾化喷嘴的矩形燃烧室试件 ,在头部流场测出的情况下 ,用燃气分析技术对燃油分布进行实验研究。实验结果表明 ,在回流区以及两个喷嘴之间的区域局部油气比很高但燃油质量流量低 ;而在主流区内的局部油气比接近恰当比但燃油质量流量高。

燃气轮机空气雾化喷嘴工作特性研究及火焰筒头部数值模拟

对某燃气轮机空气雾化喷嘴的工作特性进行了试验研究,得到了该喷嘴的供油特性、喷雾锥角的变化特点和液滴尺寸及分布规律;模拟了地面中间工作状态下该喷嘴的火焰筒,计算了火焰筒中油滴的轨迹、头部的空气流场和浓度场。

空气雾化喷嘴对胶雾化效果的模拟研究

通过仿真软件Fluent研究空气雾化喷嘴对聚氨酯胶的雾化效果,选择喷嘴的混合区和喷嘴出口下游的雾化区为计算区域,对计算区域的气相流场、两相流流场分别进行模拟,得到不同气相进口速度下计算区域的速度场、压力场的变化规律,胶滴达到较好雾化状态时的时间,以及胶滴在喷嘴出口下游不同距离截面上粒径百分数分布情况;同时分析了不同气相进口速度、相对速度、质量流率以及粒子流数量对胶滴平均雾化粒径的影响规律,得到了有助于胶雾化的参数,为后续试验工作提供依据。

某燃气轮机空气雾化喷嘴的试验研究

进行了某型燃机空气雾化喷嘴燃油喷雾特性的试验研究。得到以下结论：在油压不变的情况下,雾化锥角总是随着空气压力的增加有所减小,索特尔平均直径SMD随之迅速减小,整体减小幅度大约在10-30μm;气压不变时,雾化锥角和索特尔平均直径随着油压的增加而稍有增大;当气压为0.3MPa时,索特尔平均直径基本都保持在30μm以内。

同向风速对内混式空气雾化喷嘴雾化特性的影响研究

为了掌握同向风速对内混式空气雾化喷嘴降尘效果的影响规律,利用DPM模型对不同入口边界和同向风速条件下的喷嘴雾化特性进行了研究分析。结果表明:喷嘴入口条件相同,当同向风速为1、3 m/s时,与0 m/s条件下的平均直径D_([3,2])相比分别下降1.5、5.95μm,表明雾滴颗粒直径随风速的增大而减小;喷雾射程前0.6 m,气流对雾滴直径影响较小,在喷嘴喷雾射程0.6 m之后,随着风速的增加,气流对雾滴直径影响越大,并且随着距离的增加该作用更加明显,0.6 m后D_([3,2])最大差值可达6.0μm;供水压力恒定,随着气压的增加,气流对雾滴粒径影响逐渐增大,而供气压力固定,随着水压的增加,气流对雾滴粒径影响逐渐减小。

空气雾化喷嘴性能的数值模拟计算

为了研究空气雾化喷嘴的雾化性能,本文采用CFD方法建立了某型号的雾化喷嘴流场数值仿真模型,采用k-ε湍流模型、离散相模型(Discrete Phase Model,DPM)和Taylor比拟破碎(Taylor Analogy Breakup,TAB)模型来模拟液滴的喷射、破裂过程,并采用双向耦合(Two Way coupling)方法计算气液两相间的耦合作用。计算结果表明:该型号的喷嘴有效喷射距离大约为0.3 m;随着水流量从0.10.9 L·min-1增加,射流速度相应地变大;压缩气体的压力从0.20.6MPa变化对有效距离和射流速度的影响不大;喷嘴内部,粒径较大,为200μm,液滴喷射出喷嘴后,液滴破碎成大量细小液滴;在喷嘴出口附近喷射速度最大达到了200 m·s-1,并且喷射速度随着与喷嘴轴线距离的增大液滴喷射速度逐渐减小。

空气雾化喷嘴雾化机理及影响因素实验分析

为分析空气雾化喷嘴雾化特性,采用一次雾化和二次多级雾化理论得出影响喷嘴雾化性能的主要因素,设计喷嘴雾化实验分析各因素对喷嘴雾化性能的影响。研究结果表明:空气雾化喷嘴的雾化特性受喷嘴的水流量、气流量、气压和水压影响;水流量随着水压的增大而增大,随着气压增大而减小,气流量随着气压的增大而增大,随着水压增大而减小,气液流量比(Qg/Ql)与液气压力比(pl/pg)存在幂函数关系,指数为?1.09;随着喷射距离的增大,一次雾化向二次雾化转变直至雾化结束,对应的雾滴粒径由大变小再变大,随水压的增大,雾滴粒径呈现出“增大—减小”的变化规律,随气压的增大而减小,最佳的液气压力比为0.8~1.0,对应的最佳气液流量比为115~146;雾滴粒径D50与pl/pg存在三次函数关系,由函数关系可知喷嘴雾化后的雾滴粒径理论上的最小值为18.23 μm,验证了喷嘴雾化最小粒径的存在,但在实际应用中该最小粒径无法实现。