过冷/闪沸/超临界燃料喷雾特性的试验研究

利用高速Mie散射成像技术和紫外吸收/可见光散射技术对过冷/闪沸/超临界喷雾的宏观特性(气相和液相的贯穿距离、投影面积)及浓度场进行了试验测量,探讨了超临界喷雾的雾化过程及伪沸线对雾化所起的作用。结果表明:超临界喷雾的雾化过程可由伪沸线划分为类液相喷射和类气相喷射;超临界喷雾液相贯穿距离和投影面积远小于过冷喷雾和闪沸喷雾;气相贯穿距离发展速度远快于过冷喷雾和闪沸喷雾,同一喷油压力下,气相投影面积随时间呈对数函数关系,并且与喷油温度几乎无关;喷射压力在5 MPa~20 MPa范围内,采用超临界喷射策略比提高喷油压力更有利于加快蒸发和提高雾化效果;超临界喷雾浓度分布更均匀。

天然气发动机预燃室内混合气形成对点火射流的影响

针对船用天然气发动机预燃室内的混合气形成及射流点火特性进行了研究。基于试验标定和验证的喷雾燃烧模型,对预燃室内的柴油雾化–混合–着火过程进行了仿真计算,获得了混合气形成对点火射流特性的影响规律。结果表明,在同时考虑预燃室内燃油湿壁量与雾化质量时,存在一个最佳喷射压力匹配区间,且在相同喷射压力下采用两段喷射可以减少预燃室的燃油湿壁量;增大预燃室内混合气浓度分层并缩短初始着火点与射流孔的距离,可减小燃料损失,增长放热持续期,提高点火能力。

面向燃气轮机燃料适应性和燃烧稳定性问题的一种新型涡管燃烧技术

为了解决传统燃气轮机的燃料适应性差和燃烧稳定区间窄的问题,本研究提出一种新型涡管火焰燃烧系统,包括一个基于闪沸喷雾技术的燃料气化系统和一个具有多级进气、浓度分层特征的涡管火焰燃烧器。对甲醇、乙醇、二甲醚、航空煤油、生物航油五种液体燃料的燃烧特性进行了实验和数值模拟研究,结果表明:1)在气化系统中,通过对过热度的控制可以有效实现不同液体燃料的完全气化,大为降低了雾化质量对燃料物性的依赖性;2)在涡管火焰燃烧器中,五种液体燃料均可以形成稳定的涡管火焰,稀燃熄火极限均位于Φ=0.2左右,稳燃区间大为扩展;3)新型涡管火焰燃烧器具有浓度分层的特征,这一点对于燃烧稳定性的提高具有重要作用。