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。

细水雾灭火喷嘴的雾化特性测量

为了改善喷嘴的雾化效果和研究其喷雾过程,对直射式灭火喷嘴进行了加旋芯改进和实验测量.初步探讨了旋芯式喷嘴的雾化机理,简述了三维相位多普勒粒子测速仪(PDPA)的系统参数、测量原理和测量过程.施加不同的喷雾压力,分别测量了喷嘴无旋芯和有旋芯时的喷雾锥角并进行比较.在2.5 MPa喷雾压力时,测量了旋芯式喷嘴喷射的雾滴分别在喷雾中心和边缘处的索太尔雾滴直径(SMD)、轴向速度、径向速度和切向速度并进行对比.结果表明,与没加旋芯的喷嘴相比,加旋芯的喷嘴有更大的喷雾锥角和更好的雾化效果,其雾化过程符合稳定性理论规律;在喷雾中心和边缘处,喷雾参数有显著的区别.

气力式雾化喷嘴最佳气耗率的试验

采用液体旋流式气力雾化喷嘴对水进行雾化特性试验,以雾滴索太尔平均直径和粒径分布作为主要判断指标,确定了最佳气耗率的选取标准,分析了最佳气耗率与液体流量变化之间的规律。研究表明:不同内径的气力式雾化喷嘴在其液体流量改变时,均对应有不同的最佳气耗点。回归拟合了最佳气耗率的经验公式,与试验数据基本吻合。

直射式高压喷嘴雾化分析

对直射式雾化喷嘴进行选型及内部尺寸寻优.仿真结果表明:在系统额定工况流量qv=16mL/r、压力p=14MPa下,最佳喷嘴出口直径d值约为1.5mm;d小于1.5mm时,p是影响雾滴索太尔平均直径d32的最关键因素,喷嘴喉部长度l/d及收缩角α对d32影响不大;8～9MPa为系统稳定雾化压力.p=9MPa、d=1.1mm时,采用三维多普勒相位粒子测速仪对雾滴d32及速度进行测量,在距喷嘴出口500mm截面处,从中心到边缘,优化结构后的高压直射式喷嘴的雾滴d32及轴向速度ux降幂下降,而径向速度ur呈升幂趋势.

离心式喷嘴雾化参数的计算

根据液膜破碎的线性稳定性分析的结果及离心式喷嘴锥形液膜破碎长度的经验公式,由离心式喷嘴的结构参数和简化的流动模型,计算确定锥形液膜破碎厚度hb,进而计算索太尔平均直径SMD。计算结果与实验及有关经验关系式计算的结果相符合。本文所提出的计算方法可用于离心式喷嘴雾化参数的预估。

双油路离心喷嘴油雾特性试验研究

采用高速摄影仪测量某型发动机燃烧室两种大小流量不同的双油路离心喷嘴在不同供油压力下的油雾特性。对煤油从离心喷嘴喷出后，在静止大气中所形成的油雾锥中心截面进行拍摄，并对所得的照片进行图像处理，从而获得油雾锥中心截面上油粒的索太尔平均直径（Sautermeandiameter，SMD）分布、平均SMD以及分布指数N。试验结果表明：（1）小流量喷嘴在副油路单独工作时平均SMD在70．23～86．15μm之间，主副油路同时工作时平均SMD在94．66～109．00μm之间，主油路打开前后，平均SMD变化相差较大，分布指数N在2．76～3．00之间；（2）大流量喷嘴在副油路单独工作时平均SMD在72．77～79．71μm之间，主副油路同时工作时平均SMD在83．53～89．73gm之间，在主油路打开前后，平均SMD变化相差不大，分布指数N在2．79～2．82之间；（3）小流量喷嘴雾化特性与大流量喷嘴雾化特性相比，大流量喷嘴雾化效果稍好。

喷嘴雾化对湿化器内空气加湿过程的影响

建立了可用于湿空气透平(HAT)循环加湿过程研究的湿化器试验台。采用自行设计的旋流式喷嘴,通过改变喷嘴顶端喷孔的直径,测得了不同喷雾场中空气进出口参数,并分析了液滴尺寸对传热、传质过程的影响。在试验条件下,热质传递性能与液滴尺寸并非呈单调增减关系,而是存在一最佳雾化粒径分布(索太尔平均直径SMD)。

离心式喷嘴粒子尺寸分布的雾化特性试验研究

在离心式喷嘴结构设计的基础上,对喷嘴粒子尺寸分布的雾化性能进行了试验研究。研究结果表明该喷嘴的雾化液滴索太尔平均直径不超过150μm,探讨了喷嘴出口压力对索太尔平均直径的影响。

不同雾滴要求下气力式雾化喷嘴的最佳气耗率

为探讨和分析最佳气耗率与液体流量变化之间的规律,采用液体旋流式气力雾化喷嘴分别对水和水煤浆进行雾化特性试验,以雾滴索太尔平均直径和粒径分布作为主要判断指标,根据不同的应用场合对雾滴的不同要求,确定了最佳气耗率的选取标准。结果表明,不同内径的气力式雾化喷嘴在其液体流量(负荷)改变时,均对应有不同的最佳气耗点。最后,回归拟合了雾化工质为水的该喷嘴最佳气耗率经验公式,经对比与实验数据基本吻合。

针栓喷注器径向孔形状对喷雾特性影响实验研究

径向孔型针栓喷注器是目前所用的针栓喷注器中广泛应用的构型,径向孔的构型直接影响其喷雾特性,包括空间分布特性和雾化性能。在保持总流通面积和阻塞比(BF)一致的前提下,设计加工了4种结构的径向孔型液液针栓喷注器,并通过冷试试验具体研究了径向孔的几何形状及高宽比对喷雾形态、喷雾锥角、喷雾浓度分布特性和雾化性能的影响。采用背景光成像方法观测喷雾的基本形态并计算喷雾锥角,通过相位多普勒技术(PDA)测量喷雾场的分布特性并分析SMD的分布规律。结果表明,圆孔喷注器相比于矩形孔喷注器具有更大的喷雾径向分布范围,且矩形孔的高宽比越高,喷雾锥角越小,喷孔形状对喷雾锥角的影响与射流和液膜的局部相互作用有关。喷孔形状同样影响到喷雾浓度的分布特性。随着高宽比的增加,喷孔数目增多,相邻喷雾单元间的相互作用增强,喷雾上游空心区范围逐渐缩小直至消失。从雾化性能来看,喷孔几何形状的变化对雾化SMD影响较小,但高宽比的增加使喷雾场中SMD的分布更加均匀,有利于雾化性能的提高。

稳定段长径比对喷嘴雾化性能的影响

利用相位多普勒粒子分析仪,对BW J(Ⅲ)型干气雾化进料喷嘴的2种新型喷头雾化特性进行了冷态实验研究。在不同的喷嘴稳定段长径比下,对喷嘴的雾化粒径及喷射角分别进行了试验测量,并对雾化粒径和喷射角随长径比的变化规律进行了分析。同时,文中介绍了新型雾化进料喷嘴的结构、冷态试验研究装置和测量设备。结果表明,稳定段长径比对于雾化粒径及喷射角有比较明显的影响,试验结论为雾化喷嘴的设计提供了一定依据。

离心喷嘴脉冲工作动态特性实验研究

双组元推力器在短脉冲工况下比冲出现明显下降。为了从推进剂雾化角度研究其原因,搭建了离心喷嘴脉冲工作冷流实验平台,使用机械式脉动流量发生器使喷嘴工作在脉冲模式。实验中测量了离心喷嘴的动态压降和索太尔平均直径SMD随时间的振荡,并使用高速相机拍摄了喷雾场和喷嘴内部流动的瞬时照片。通过提取图像边界的方法测量了液膜锥角的变化,并计算了一个周期内不同大小SMD时间占比分布。瞬时照片和SMD的测量结果表明,脉冲工作的离心喷嘴在脉冲工作时会出现柱状射流或由调速管效应形成的厚液环,导致喷雾场出现较大液滴。喷雾锥角测量结果表明,脉冲结束后液膜并不随着压降下降而直接收缩,而是继续保持较大锥角一定时间。对SMD的分析表明,脉冲宽度越小,一个脉冲内非稳态喷雾时间占比越大,导致整个脉冲的雾化质量越差。根据本文研究结果,为了提高离心喷嘴窄脉宽工作时的雾化性能,需要尽可能消除柱状射流和调速管效应的影响。

脉冲爆震发动机喷嘴性能优化研究

脉冲爆震发动机两相爆震近来得到了广泛的重视和关注,但在它走向应用之前仍有很多问题需要解决,燃油的喷射、雾化和混合就是其中之一。本文针对一种改进的预膜式空气雾化喷嘴,利用CFD程序,通过改变侧路空气射入角、空气通道直径、混合室出口孔径等参数,研究了喷嘴结构参数对雾化特性的影响,得到了汽油的雾化粒度与喷嘴结构间的关系和变化规律。并将数值模拟结果与实验结果进行对比,两者吻合较好,为喷嘴的优化设计提供了依据。

内混式两相流喷嘴的雾化特性研究

结合一些相关的理论,以水、润滑油和十二烷基硫酸钠溶液(SDS)溶液作为液体介质,详细地研究了操作参数(压力、气液比)和液体物性(黏度、表面张力)对一种典型的内混式两相流喷嘴雾化特性的影响。通过对实验数据的分析得出了一些重要结论。例如:随液体介质的黏度和表面张力的增加,喷嘴雾化质量逐渐变差,但黏度对雾化质量的负面影响要明显大于表面张力对雾化质量的负面影响。根据大量的实验数据,回归出了内混式雾化喷嘴的雾化粒度的经验关联式。经检验,在适用范围内,该公式具有较高的精度。

新型预燃室的数值与实验研究

设计了一种双旋流气动雾化喷嘴、中心点火的结构紧凑的小型预燃室。并利用数值和实验手段研究了预燃室内部流动特征、油雾的索太尔平均直径（Sauter mean diameter,SMD）及稳定点火范围。数值结果显示：由于采用双旋流设计,在气动雾化喷嘴出口处气流的周向速度很大,在轴向会形成一个稳定的回流区。实验结果显示：该预燃室气油流量比大于3.5时,SMD小于10μm;马赫数在0.37-0.84范围内,均可在一定余气系数内完成点火。

PDE点火室内凝胶汽油雾化特性的试验研究

为了研究凝胶汽油在脉冲爆轰发动机内的雾化特性,采用马尔文粒度仪测试了脉冲爆轰发动机点火室内雾化液滴的索太尔平均直径。为了降低爆轰管内雾化液滴粒径,设计了挡风凹腔结构。试验表明:在未加装挡风凹腔时,脉冲爆轰发动机气源供气压力越大,雾化液滴索太尔平均直径越大;挡风凹腔可有效改善空气供气压力对撞击式雾化的不利影响,在加装挡风凹腔后,脉冲爆轰发动机气源供气压力越大,雾化后的液滴索太尔平均直径越小;挡风凹腔结构尺寸越小,凝胶汽油雾化液滴索太尔平均直径越小。

扇形段与全环燃烧室熄火性能换算研究

为研究不同类型燃烧室试验件熄火性能之间的关系,开展了扇形段和全环燃烧室的熄火性能试验。通过试验对比了二者熄火规律的相似性和差异性,并分析了造成差异的主要因素。以Lefebvre熄火模型为基础,结合雾化数据,拟合得到扇形段与全环燃烧室的贫油熄火经验关系式,并推算出二者熄火性能的定量换算公式。结果表明:扇形段与全环燃烧室的熄火边界变化规律类似,但在相同的工作状态条件下,全环燃烧室的贫油熄火油气比小于扇形段的相应值。

连铸二冷气雾射流特性研究

通过对钢厂连铸二冷区使用的某喷嘴进行流动特性试验,探讨喷射角度、水量分布、雾滴粒径分布等对其的影响,为进一步研究二次冷却的传热机理、二次冷却的配水制度以及二次冷却喷嘴的最佳排布方式等奠定了基础。

离心式喷嘴雾化特性的数值模拟

利用FLUENT软件对燃烧室离心式喷嘴的喷雾特性进行数值k-ε模拟。湍流模型采用标准模型,使用离散相模型(包括碰撞和破碎模型)追踪液滴运动轨迹,按非定常流动计算喷雾液滴在喷雾流场中的雾化情况。模拟结果给出了喷雾流场随着时间的变化规律,得到并分析了喷射压差、流量和喷雾锥角对雾化液滴尺寸、贯穿距的影响,数值模拟得到的结果与实验值吻合良好,为喷嘴结构及参数设计提供理论参考。

双预膜式Hartmann哨超声波喷嘴设计及特性实验研究

为了满足先进航空发动机燃烧系统对燃油雾化质量的要求,设计了一种双预膜式Hartmann哨超声波喷嘴,采用激光粒度分析仪和高速相机对其进行了实验研究,得到了其流量特性和雾化特性。研究结果表明:在满足流量要求下,索太尔平均直径SMD为4.2μm^9μm,气液比ALR为0.27~0.54,液滴尺寸分布集中,均匀性好;在测量范围内,SMD基本不受测量位置到喷嘴出口距离的影响;油压和共振腔到喷嘴出口距离是影响SMD大小的主要因素;雾化角度随油压的变化较小;共振腔到喷嘴出口距离是影响雾化角度的主要因素,雾化角度为135°~180°。