柴油双喷射撞击喷雾和燃烧可视化研究

利用高速相机基于纹影法获取上置喷油器和侧置喷油器在单独喷射和垂直喷射状态下的喷雾和燃烧火焰发展图像。柴油喷射压力设置为80、120、140 MPa,环境背压设置为4 MPa,环境温度在喷雾和燃烧研究中分别设置为500 K和800 K。结果表明:随着喷射压力的增加,不管是单独喷射还是垂直喷射,喷雾贯穿距和面积均增大;垂直喷射状态下,两油束碰撞后损失部分能量,导致其喷雾面积小于两单独喷射状态下的喷雾面积之和。采用双色法研究不同工况下燃料燃烧特性,结果表明:在喷射后1.50~3.50 ms的燃烧稳定时期内,随着喷油压力的提高,各喷射状态下的火焰面积均增大,燃烧温度提高,碳烟生成量降低;垂直喷射状态下的火焰面积小于两单独喷射状态下的火焰面积之和,燃烧温度和碳烟生成量均高于两单独喷射状态。

角型空化喷嘴撞击流流动特性研究

为探究空化撞击流条件下流体的流动特性,本文利用Fluent数值模拟软件考察了单喷嘴入口压力及靶距对空化射流轴心线上冲击压力、射流轴心线上速度分布,喷嘴入口压力为10 MPa时冲击靶面上径向压力分布、喷嘴出口处流线分布、湍动能及空化效果;确定了角型空化喷嘴的最优撞击喷距,模拟了空化撞击流撞击性能、撞击面湍动能及速度分布。结果表明,当空化撞击喷嘴间距在10 d时,空化撞击效果良好;空化撞击流撞击面上径向速度分布及湍动能分布呈m型,在撞击区呈较大的速度梯度,及湍动能大且集中的湍流区,有利于空化撞击区流体的混合;在撞击区,相向的空化射相互撞击,产生强烈的压力波动,大量空泡随射流到达撞击面,聚集在碰撞面两侧溃灭。

撞击式喷雾特性的拉格朗日数值模拟

采用数值模拟的方法对自由喷雾和撞击式喷雾特性展开研究.在开源CFD程序KIVA-3V的基础上,嵌入改良的环境压力表征的液滴碰撞模型,对1MPa和6MPa下自由喷雾与撞击式喷雾喷射过程中的液滴碰撞频率、索特平均直径(SMD)等微观特性进行研究.结果表明:低压环境(1MPa)下撞击式喷雾的液滴碰撞后融合频率较高,其SMD较自由喷雾偏大;随着压力升高,液滴碰撞后表现出以“弹开”为主的结果,高压环境(6MPa)下撞击式喷雾相比自由喷雾会有更小的SMD,更有利于随后的雾化与燃烧过程.在此基础上继续研究喷油量对撞击式喷雾雾化特性的影响,进一步发现了高压环境下空气阻力和环境压力诱导的液滴弹开行为主导了撞击式喷雾的微观特性,为今后直喷式内燃机供油系统的改进提供了参考.

射流撞击雾化液滴运动过程与粒径分布特性的试验研究

在大气环境下,以水为介质,采用PDPA和高速动态分析系统,针对直流撞击式喷注单元的雾场结构进行试验研究,获得了雾化液滴速度分布、粒径分布等试验参数。从液滴运动及液滴大小分布的角度针对撞击雾化液膜破碎成液滴的过程进行了分析,发现水平面上雾化液滴的径向速度以原点为中心对称,且随离原点距离增大而增大;初始雾化阶段的粒径大小分布则与径向速度分布相反。分析认为是液膜运动过程赋予了雾化液滴的初始速度,并影响了初始雾化液滴的分布特性。

一种撞击式烟气净化器气液传质特性的冷模研究

本研究提出了一种撞击式烟气净化器。为了研究净化器喷淋-撞击区的气液传质特性,实验采用溶氧法、电导探针法分别考察了不同操作条件下喷淋-撞击区的体积传质系数、液含率。根据操作气液量和实验现象建立了喷淋-撞击区的负荷性能图,将操作区域划分为清液区、湍动-弹溅区、不稳定区。实验结果表明:操作区域位于湍动-弹溅区时,表观液速越大,液含率越高。当操作区域由清液区进入到湍动-弹溅区时,体积传质系数急剧增大,对压降、传质系数和操作稳定性等进行权衡可得,湍动-弹溅区为适宜的操作区域。撞击式净化器与无内构件喷淋塔相比,撞击式净化器可以显著提高传质效果。

流场不均匀对液体火箭发动机纵向振荡燃烧影响及控制

针对常温推进剂发动机推力室再生冷却和撞击式喷注器结构,分析了推力室身部与喷注器对接部位的流场特性,对流场均匀性进行了实验测量。结果表明:推力室身部再生冷却通道出口压力存在约0.15 MPa周向不均匀。身部出口节流显著提高局部流速,使喷注器面氧化剂湍流度和不均匀性增加,进而改变燃烧特性。通过撞击喷注单元雾化试验,获得了18 m/s的推进剂入口边界流速。基于喷注器流场均匀性,提出控制推进剂流速,降低不均匀性,进而抑制纵向高频燃烧不稳定性的控制方法。发动机热试结果表明,采用(15±1) m/s的推进剂入口流速,控制方法抑制了纵向高频燃烧不稳定性。