二甲醚喷雾瞬态速度场的DPIV研究

采用数字粒子图像测速技术(DPIV)对二甲醚(DME)瞬态喷雾的速度场进行了测量,获得了DME瞬态喷雾的内部微细结构、速度矢与涡量分布等信息,并探讨了启喷压力、喷孔直径、环境压力等参数对喷雾速度场的影响规律。试验结果表明:任一喷雾断面的轴向速度以轴心处为最大,向外沿径向逐渐减小,基本呈对称分布;喷雾轴心速度随喷雾贯穿距离的增大而不断减小,且喷孔直径越小、环境压力越大,其轴向速度衰减率越大,而启喷压力对轴向速度衰减率影响不大;启喷压力、喷孔直径、环境压力对喷雾发展的稳定性、液滴尺寸和速度矢的空间分布均匀性,以及喷雾发展的形态等均具较大影响。数据分析发现,DME喷雾断面的速度分布具有自模性,并据此提出了DME喷雾速度的无因次分布数学表达式。

基于SIFT算法的含碳颗粒凝胶推进剂雾化场速度分析

雾化是凝胶推进技术的关键问题之一,雾化过程中的液膜、液丝及液滴等的速度分布、液膜厚度等参数对于判断雾化效果、揭示雾化机理具有重要作用。为了对含碳颗粒凝胶推进剂雾化场的速度进行定量分析,提出了一种基于SIFT关键点匹配的雾化场速度计算方法,并以雾化场速度分析为基础,提出了一种新的液膜厚度估算方法。结果表明:雾化场速度随射流速度的增大而增大,随撞击角度的增大而减小;雾化场平均速度与射流速度的比值vato/vjet在0.6~0.9,可用于表征雾化效果,vato/vjet越小,雾化效果越好;射流撞击形成液膜的厚度在0.04~0.13mm,液膜厚度随着射流速度及撞击角度的增大而减小;凝胶推进剂的雾化效果随着碳颗粒浓度的增大而降低,随着碳颗粒粒径的增大而略有改善。

基于PIV的旋流杯油雾速度场测量研究

尝试采用粒子图像测速仪(PIV,particle image velocity)对旋流杯出口油雾速度场进行测量,并研究了激光强度和油雾粒径分布对测量结果的影响。结果表明,激光强度对油雾速度场结构无明显影响,但在旋流杯出口射流主体处速度值有一定差异,这是由于产生的激光亮斑超出了相机的动态范围造成的。此外,当旋流杯出口油雾粒径分布较为均匀时,PIV测量油雾速度值与PDPA测得的速度值较为接近,误差在8%左右,该误差对于研究油雾速度场结构及其变化规律是可以接受的,这在一定程度上拓展了PIV的应用领域,提高了油雾速度场的试验效率。

基于多普勒技术的气水喷嘴雾场粒度速度实验研究

为了分析供气供水压力对煤矿井下气水喷雾粒度速度的影响,针对粉尘的性质特点以及危害类型,成功地设计并进行气水雾化喷嘴雾化特性实验。实验运用全新一代的相位多普勒干涉仪(PDI),从喷嘴所成雾场的宏观特性和微观特性2个方面对喷嘴的雾化效果进行了分析,确定了不同条件下喷嘴所成雾场中雾滴粒径及速度分布规律。通过对实验数据的分析,得出在水压不变的情况下,随着气压的增加,雾滴粒径逐渐减小;沿雾场的轴线方向,随着测点与喷嘴间距离的增大,雾滴粒径呈增大趋势,雾滴轴向分速度及径向分速度都随之减小。

流通面积比对旋流杯油雾速度场的影响

设计了3种不同一二级流通面积比的旋流杯试验件,在气压自模区工况下,运用粒子图像测速仪(PIV)对其出口油雾速度场进行测量,研究了不同流通面积比对旋流杯出口油雾速度场的影响,分析了油雾速度场的结构及其速度分布的变化规律。结果表明:随着一二级流通面积比的增加,旋流杯出口油雾速度场呈现出回流区面积和回流区长度逐渐变小、回流速度逐渐变大、出口射流张角逐渐减小的趋势。此外,从径向速度沿径向分布可以看出,随着流通面积比的增加油雾速度场的抗偏斜能力具有增强的趋势。

Study of Diesel Spray Particle Velocity Field Using a Particle Image Velocimetry Setup

Aim To investigate the spray particle velocity and its distribution characteristics. Methods\ A set of PIV (particle image velocimetry) system was developed and used to observe and analyze the spray particle velocity field. Results and Conclusion\ Double exposure image of the spray particle within the region of 10-50 mm from the nozzle tip was recorded and analyzed by the IBAS2000 analysis system. Some characteristics of the spray particle velocity and its distribution were obtained.