低Weber数射流撞击雾化的数学模型

通过分析低Ｗｅｂｅｒ数无粘射流撞击形成液膜雾化的特征，由质量守恒和动量守恒，并借鉴前人的理论和实验结果，推导出Ｔａｙｌｏｒ心形波作用下计算液膜厚度和形状的近似解析式，数值计算结果与文献所给实验数据基本吻合一致。结合矩形喷孔形成的扇形液膜的破碎理论，进一步计算了不同撞击角下雾化形成液滴尺寸的大小及分布。

利用双像高速摄影研究柴油机燃油束撞击雾化及燃烧特性

利用双像高速摄影技术研究直喷式柴油机燃油束撞击雾化及燃烧过程。对轴针式喷油嘴在缸内的燃油束撞击挡块反弹雾化混合过程的火焰扩展过程进行了分析研究 ,结果表明 ,燃油束撞击反弹方向和喷油压力对油气混合气形成和燃烧过程有很大影响。

凝胶推进剂射流撞击雾化研究进展

凝胶推进剂是一种兼具传统液体/固体推进剂优点、具有良好发展前景的新型火箭推进剂,雾化问题是凝胶推进技术的关键问题之一,射流撞击雾化是凝胶推进剂的主要雾化形式。从实验、理论及数值模拟三个方面对凝胶推进剂射流撞击雾化问题发展现状进行了概述。分析表明:雾化实验可以定性分析流变特性及喷注参数等因素对雾化效果的影响,雾化理论对液膜形状及破碎特性的预测值与实验还存在一定误差,雾化数值模拟可以获得射流撞击雾化的典型变化过程。总体上看,凝胶推进剂雾化机理还未能完全揭示,未来工作有:建立凝胶推进剂雾化特性的定量表征方法、基于非牛顿本构关系和撞击式雾化发展新的雾化理论、根据雾化问题的特点改进现有数值计算方法等。

射流偏心撞击对凝胶推进剂撞击雾化影响的实验研究

为研究射流偏心撞击对凝胶撞击雾化的影响,建立撞击雾化实验台,制备凝胶推进剂及其模拟液,对单股射流形态及不同偏心度下的撞击液膜和液滴尺寸分布进行测量。理论推导了偏心撞击下撞击液膜偏角,并与实验结果进行了对比。研究表明:随着喷射速度的增大,单股射流受到的扰动逐渐增大;在靠近喷注器出口处扰动有限,不同速度下的射流变形都很小;不同偏心度下液膜发展和破碎形式基本相同,当偏心度达到1.5/6时,液膜自撞击点开始出现了呈一定角度较为暗淡的区域,流量不对称性增强;随着偏心度的增大,液膜偏角逐渐增大,但与理论值相比偏小;偏心度的大小对撞击雾化的液滴尺寸分布影响较小,但偏心撞击的索特平均直径值比无偏心时小,并在0.5/6达到最小值。

幂律型凝胶推进剂射流撞击雾化SPH模拟

为研究幂律型本构关系对于凝胶推进剂雾化的影响,应用光滑粒子流体动力学(SPH)方法进行了凝胶推进剂的射流撞击雾化仿真,并与实验结果进行了对比。推导了幂律型本构关系的SPH求解方法,发展了三维隐式SPH算法,克服了凝胶推进剂的高粘度对于时间步长的限制。制备了胶凝剂含量分别为1%,2%的两种水基凝胶推进剂模拟液并进行了6种工况的雾化实验和数值模拟,证明了本文SPH方法可以有效模拟凝胶推进剂的雾化问题。对于本文研究的工况,雾化区内模拟液的表观粘度普遍高于10-2N?s/m2,从撞击点至雾化区下游,模拟液的表观粘度呈震荡上升分布。分析表明,雾化区下游的高表观粘度是造成凝胶推进剂雾化生成液丝及大尺寸液滴的重要原因。

孔径比和动量比对双股射流撞击式雾化影响分析

采用移动粒子半隐式(MPS)法和GPU并行加速技术,对双股射流撞击式雾化过程进行了数值模拟,分析了射流孔径比和动量比的变化对雾化特性参数的影响。模拟成功捕捉到了典型工况下一次雾化液膜破碎成液丝、液丝进一步破碎成液滴的全过程。获得了喷雾扩散角、液膜破碎长度、雾化液滴索特尔平均直径和雾场偏斜角等雾化特性参数。数值结果表明,孔径比的变化会引起雾场一定程度的偏斜,形成凹形液膜;动量比主要影响雾场的偏斜程度,动量比从1.0变化到2.0时,雾场偏斜角从0°增加到21°;孔径比和动量比的增大会引起喷雾扩散角的增大,但变化幅度较小;孔径比和动量比的增大都会使得液膜破碎长度和雾化液滴的索特尔平均直径增大。

射流自由长度对凝胶推进剂撞击雾化影响的实验

为研究射流自由长度对凝胶推进剂撞击雾化的影响,建立了撞击雾化实验台,制备了煤油凝胶和水基模拟液,测试了雾化装置的喷射系数及模拟液的黏性和稳定性。分析了3种射流速度不同射流自由长度条件下的凝胶撞击雾化特性,观测了射流和撞击喷雾图像。测量了液膜破碎长度、雾化液滴粒径分布和相应的SMD(索太尔平均直径)值。研究结果表明:低速时,随着射流自由长度增大,撞击液膜的喷雾形态会发生较大变化,而高速条件下,雾化形态则基本一致。3种射流速度下,破碎长度在4.5~9mm之间,并随射流自由长度逐渐减小。液滴分布服从Rosin-Rammler规律,并具有较高的拟合精度。均匀度指数均在3~4之间,并随射流自由长度逐渐降低,粒径均匀度降低;较高射流速度下,SMD随自由长度逐渐增大。低射流速度时,SMD随射流长度先减小后增大,射流自由长度存在一个最优值,在设定研究条件下其值为25/3。因此,在设计撞击喷嘴时,根据射流速度选取适当的自由长度值可以获得更好的雾化效果。

凝胶汽油双股撞击式雾化速度场实验研究

为研究凝胶剂含量、撞击角以及喷射压力等参数对凝胶汽油双股撞击式雾化速度场的影响,实验室制备了凝胶剂含量分别为4%和5%的QNJ-4、QNJ-5凝胶汽油样品。利用旋转式流变仪分别对QNJ-4、QNJ-5凝胶汽油的表观粘度进行了测量,并拟合了反映其表观粘度变化的幂率公式。采用粒子图像速度仪测量了撞击角θ分别为60°、75°、90°、105°和120°,喷射压力p为0.5 MPa、0.75 MPa、1.0 MPa和1.25 MPa条件下双股撞击式雾化流场的速度分布。结果表明:凝胶剂含量越高,反映凝胶汽油表观粘度变化的幂率公式中,粘度系数k越大,流动指数n越小;凝胶剂含量越高,凝胶汽油撞击雾化后的液滴速度越小;在撞击点下游,中心轴线上的液滴速度vl沿轴线呈总体下降的趋势,但由于撞击点产生的不稳定波的作用,液滴速度vl会出现波动;随着撞击角的不断增大,凝胶液滴的核心速度vc不断减小,但在撞击角为105°会出现暂时增大;随着喷射压力的增大,凝胶汽油雾化后的核心速度vc不断增大,但增大幅度越来越小。

雾化方式对移动空调免排水能力及其性能的影响

现有移动空调中通常利用打水轮的离心雾化作用将冷凝水抛洒至冷凝器高温翅片上,受热蒸发后经排风管排出,但是其雾化能力有限,在高湿工况下仍需进行人工排水。研究提出了一种新的雾化方式(微孔高速射流撞击雾化/喷管雾化),在高湿工况(t=27℃、RH=90%)下进行了免排水能力及移动空调性能测试,对比了打水轮雾化与微孔高速射流撞击雾化这两种方式对移动空调冷凝水排除能力及制冷系统的影响。结果表明,相较于不打水而言,采用喷管雾化制冷量增加了3.16%(打水轮1.77%)、EER增加了11.70%(打水轮6.62%),能做到24 h不停机连续运行(打水轮6 h)。因此采用喷管雾化在提升整机能效和免排水能力方面更具优势。

掘进机旋转雾化降尘装置研究

对于掘进机降尘喷嘴压力低,易于堵塞,而高压喷雾降尘技术设备复杂,耗能大的缺点,研究了一套新型旋转喷雾降尘装置,通过旋转雾化和撞击细网雾化2个步骤将水雾化成小液滴,以井下压风为输送介质,将液滴送入空气中捕捉粉尘。

直流互击式喷注单元雾化特性准直接数值模拟

为实现直流互击式喷注单元雾化过程的数值求解并探究结构及工作参数对雾化特性的影响规律,基于一种树形自适应加密算法与流体容积(Volume-of-Fluid,VOF)方法实现了雾化过程的准直接数值模拟。计算得到了两股射流由喷射到撞击形成液膜,液膜进一步破碎形成液丝、液滴的全过程,获得了液膜的破碎长度、液滴的Sauter平均直径、雾化频率等雾化特性参数。通过将典型算例的计算结果与试验数据进行对比验证了计算的有效性,给出了数值求解精度。探讨了撞击波的形成机理,分析了雾场液滴的尺寸分布规律,撞击夹角、孔径比、射流速度、动量比对雾化特性的影响规律。结果表明:所采用的算法可以实现多相、多尺度雾化过程的数值求解;撞击波的形成是由于两股射流撞击时惯性力的不完全对称导致的;雾场液滴的尺寸分布近似服从Rosin-Rammler分布;撞击夹角的增大与射流速度的提高导致液膜的破碎长度减小,液滴的平均粒径减小,撞击夹角增大雾化频率呈减小的趋势,射流速度提高雾化频率呈增大的趋势;动量比为1而孔径比不为1时会形成凹形液膜,雾场存在一定程度的偏斜;动量比主要影响雾场的偏斜程度。

风水雾化降尘装置的风轮-喷头设计及雾化机理

设计了一种矿用风水雾化降尘装置的风轮-喷头,其主要特点是集风轮与喷头于一体。分析了碎裂雾化和撞击雾化的原理,计算了喷射角和雾化齿倾角,分析了雾化齿的参数设计要求,为风轮-喷头和雾化齿的设计提供了理论依据。

预剪切对凝胶汽油雾化特性影响的实验研究

为研究预剪切对凝胶汽油雾化特性的影响,在已有的双股撞击式喷嘴雾化系统上设计并加装预剪切管。采用Malvern粒度仪和粒子图像速度仪(PIV)分别测量了凝胶汽油雾化场液滴的粒径和速度分布。结果表明,预剪切管对凝胶汽油的撞击式喷嘴雾化具有重要影响:一方面,预剪切管减小了凝胶汽油的表观粘度,利于雾化过程中液滴的破碎和剥离;另一方面,预剪切管增大了流动阻力,导致凝胶汽油射流动能降低和雾化后的液滴速度降低,不利于雾化。合适的喉部长度与喉部直径能够有效降低雾化流场液滴索太尔平均直径。实验数据表明,加装喉部直径为3~4 mm,喉部长度为10~20 mm的预剪切管最有利于改善雾化效果。

造雾系统

天腾TTC雾森系统所制造出的雾效，不但在视觉效果上，与自然雾毫无差别，同时在雾森环境下，有“空中维生素”之称的负离子能达到每毫升空气10万-50万个，是普通城区的2000～5000倍，增强人体免疫力，有益身心健康。当水分子摩擦并气化时，会吸收周边的大量热量，增加空气中的水分，这就导致了空气的湿润和一定程度的温度下降。因此，雾森能起到温度下降、除尘、净化空气的效果。

液体射流及其破碎特性研究进展

液体的射流破碎及雾化是一个复杂的非线性动力学演变过程。随着相关研究成果在生活上、工程上的实际应用,研究学者结合实验测量、数值模拟仿真等手段,对其进行了大量的探索。结合国内外研究现状,介绍了射流破碎的3种方式,即自由射流、气流中的射流雾化及射流撞击雾化。总结了破碎雾化的发生机制,并概括了在各种环境下,喷嘴结构、气流条件以及撞击情况等众多因素对其破碎模式、液滴分布、液滴尺寸等方面的影响。对于现阶段的相关研究进行了总结与展望,可为射流破碎相关研究提供思路。