燃油温度对柴油液相喷雾特性的影响

在低温环境下柴油黏度增大流动性变差,抑制了柴油机柴油喷雾的雾化和蒸发,直接影响柴油机的冷启动可靠性。为解决上述问题,采用背光法试验对比研究高温、低温柴油在不同工况条件下喷雾宏观结构的变化规律,并利用MATLAB对拍摄的喷雾图像进行数字图像处理获取喷雾宏观特性参数。试验结果表明,喷孔直径0.12 mm时,随着喷油压力的变化柴油温度对喷油量的影响比较明显,黏性力的持续作用减慢了靠近壁面的流体层的流动速度,抑制柴油喷出,柴油温度低于0℃时随着柴油温度降低喷油量减少,高压时柴油温度降低导致液滴间增强的黏性力在动能和惯性力的作用下反而促进柴油持续喷出,喷油量随着柴油温度降低而增多。喷油压力为75 MPa时,柴油温度降至-20℃相较38℃柴油喷油量增加了近23.87%。并且小孔径下柴油温度降低液滴间黏性力增大,导致喷雾液滴尺寸增大,液滴所具有的动量越大,削弱柴油喷雾径向发展趋势,轴向运动能力增强,随着柴油温度的降低,喷雾贯穿距增大而喷雾锥角减小,柴油温度从38℃降至-20℃,柴油喷雾在0.70 ms时刻喷雾贯穿距增大了39.89 mm。喷孔直径为0.28 mm时,喷射压力小于75 MPa,喷油量随着柴油温度的降低而减少,相同喷油压力下柴油更多的动量消耗于克服更大的内部摩擦力,使其到达最远距离的能力减弱,降低柴油温度会导致喷雾贯穿距和喷雾锥角均减小,当喷油压力为75 MPa时,0.70 ms时刻-20℃柴油喷雾贯穿距相对38℃柴油喷雾贯穿距缩短了30.86 mm。相同喷射压力下增大喷孔直径,-20℃柴油喷雾贯穿距减小,喷雾锥角增大。随着喷油压力的提升柴油温度对喷雾宏观特性的影响更加突出,喷油压力越高降低柴油温度造成的喷雾贯穿距缩短趋势越明显。研究结果可为柴油机冷起动过程低温柴油喷雾特性提供支撑。

温度和压力对液氨闪沸喷雾特性的影响

氨作为一种绿色储氢燃料具有巨大的应用潜力,但液氨沸点低,其在标准大气压下沸点仅为239.7 K,极易发生闪沸。本文在欧拉-拉格朗日框架下,对液氨燃料进行数值模拟,研究其在不同过热度、喷射压力、燃料温度和环境温度下的闪沸喷雾的形态、贯穿距、粒径和氨蒸汽质量分数等特性。结果表明:液氨过热度越大,其喷雾的贯穿距越大,喷雾前端坍缩发生越明显;喷射压力越大,液氨喷雾坍缩先增强后减弱,喷雾的粒径越小;液氨喷雾特征受环境温度影响较弱,在低燃料温度下,喷雾的特征受过热度的影响小,相反,高燃料温度下氨蒸汽质量分数随着温度的升高而增加。

基于空气辅助喷射不同温度航空煤油喷雾特性可视化研究

为了探明燃油温度和喷油脉宽对空气辅助航空煤油喷雾特性的影响,在定容燃烧弹上搭建空气辅助燃油喷射系统,利用高速阴影成像技术探究了不同燃油温度和不同喷油脉宽下航空煤油的喷雾特性。研究表明,当喷油脉宽为12 ms时,高温燃油液滴更倾向于沿着喷嘴径向运动,低温燃油液滴更倾向于沿着喷嘴轴向运动,燃油温度从40℃降低到-40℃时,平均索特平均直径增大了14.7%,小粒径的占比大幅度减少;燃油温度为-40℃时大喷油脉宽下出现的“两段喷雾”对喷雾前后期的贯穿距和面积有不同的影响,喷雾卷吸幅度和宽度增大,喷油脉宽从5 ms增加到14 ms时,平均索特平均直径增加了22.2%。因此低温冷起动大喷油脉宽时,适当提高燃油温度可有效促进发动机顺利起动。

环境背压和喷射压力对航空重油空气辅助喷射喷雾特性影响

单一重油燃料的战场作战要求使航空重油活塞发动机的研发提升到一个新的高度。本文基于点燃式四冲程航空重油活塞发动机的空气辅助喷射技术,重点研究了环境背压和喷射压力对喷雾宏观形态发展和喷雾微观粒径分布的影响。结果表明,喷雾横向贯穿距和纵向贯穿距与环境背压成反比,且呈两个阶段的发展趋势,第一阶段横向和纵向贯穿距呈线性增加;第二阶段的贯穿距增加速度放缓。喷雾纵向贯穿距随喷射压力升高而增加,不同喷射压力的喷雾锥角均是先急速增加到一定值后开始回落,慢慢趋于稳定。随环境背压的降低和喷射压力的升高,小粒径的波峰逐渐增加,大粒径的波峰逐渐降低。不同喷射压力的喷雾粒径相对频率分布趋势均呈双峰分布。

聚甲氧基二甲醚混合燃料喷雾特性试验研究

发展替代燃料是缓解石油能源短缺和环境污染的重要手段,在众多替代燃料中,含氧燃料因为其可再生、含碳量较低、能降低尾气排放等优势,得到了极大的发展。聚甲氧基二甲醚(PODE)、乙醇和生物柴油都是极具发展潜力的含氧替代燃料。在实际发动机中,替代燃料的喷雾行为直接影响后续的燃烧与排放过程。考虑到PODE可作为柴油-乙醇燃料的助溶剂,同时能弥补生物柴油高黏度和低挥发性的缺点,分别对柴油-乙醇-PODE和生物柴油-PODE混合燃料在定容燃烧室中的喷雾特性进行了研究。结果表明:在柴油中添加PODE对混合燃料的喷雾贯穿距(STP)影响不大,而在生物柴油中添加PODE,混合燃料的STP随着PODE比例的增加先增后减。在柴油中添加PODE和乙醇可以增加喷雾锥角(SCA),改善径向扩散,但对柴油的喷雾投影面积(SPA)影响不大,混合燃料对空气的卷吸能力与柴油相似。在生物柴油中添加PODE,混合燃料的喷雾锥角和喷雾投影面积均明显大于生物柴油,能够有效改善生物柴油的喷雾质量。

转炉湿法除尘系统不粘丝网除雾特性研究

为了研究转炉湿法除尘系统的丝网除雾特性,搭建丝网除雾实验平台,研究了不同气流速度下,含水量、丝网层数、丝网目数对不粘丝网的除雾特性的影响。结果表明:随着气流速度的增加,除雾效率先提高后降低,为避免产生二次夹带现象,转炉湿法除尘系统丝网中的气流速度应控制在3~4 m/s;丝网层数从2层增加至6层,除雾效率先提高后趋于平缓,层数为4层时,除雾效率可达95%;气流速度不变时,除雾效率随着含水量、丝网层数、丝网目数的增加而提高,泛液气速随着含水量的增大而减小。

多功能燃油发动机喷嘴喷雾特性试验系统研究

文章围绕燃油发动机喷嘴喷雾特性的测量技术展开研究,分析了当前国内常用的两种喷雾特性测量装置,激光相位多普勒粒子分析仪(PDPA)和粒子图像测速技术(PIV)。针对现有装置往往只能测量部分喷雾特性参数的问题,文章提出一种基于PDPA的多功能燃油发动机喷嘴喷雾特性试验系统方案,能实现对喷雾特性(包括喷雾锥角、贯穿距离、雾滴尺寸分布、浓度分布和速度分布)、喷雾周向、径向不均匀度试验等参数的全面测量,为燃油发动机喷嘴喷雾特性测量技术提供了一种参考。

锅炉油枪喷雾特性与燃烧效率的关系研究

通过对锅炉油枪喷雾特性及其对燃烧效率的影响进行研究,得出一系列重要结论。首先,油枪喷雾特性与燃烧效率之间存在密切的关系,喷雾质量、角度、压力等因素都会对燃烧效率产生影响。其次,通过对喷嘴结构的优化,可以进一步提高燃烧效率。最后,提出一些改进锅炉燃烧系统的建议,以提高燃烧效率和节能减排。

气体中心式气液同轴离心多喷嘴耦合喷雾特性研究

高温燃气流风洞的加热段喷注面板由数百个气液同轴离心喷嘴组成,各喷嘴间存在强烈的喷雾干涉现象,导致喷雾场相互耦合。为探究气体中心式气液同轴离心喷嘴喷雾的耦合对雾化特性及流场均匀性的影响,通过实验和仿真的方式研究了不同气液比对多喷嘴雾化特性的影响,以及喷嘴间距和喷嘴数目对喷雾流强分布的影响。设计安装多喷嘴的喷注器,搭建喷雾检测实验台,采用高速相机拍摄喷雾图像,采用马尔文激光粒度仪测量喷雾场中的液滴尺寸;并设计了流强测量系统,以测量喷雾场的流强分布。采用流体体积法(Volume of Fluid,VOF)和网格自适应技术(Adaptive Mesh Refinement,AMR)对多喷嘴的耦合喷雾场进行模拟。结果表明,仿真结果与实验测得的流量分布基本吻合;在液体流量较大的工况下,喷雾锥角基本稳定,粒径大小受液膜撞击破碎和液滴撞击聚合双重作用的影响;随着喷嘴间距的增加,喷雾分布的不均匀性增强;并且当存在3个及以上喷嘴时,喷雾场两两相互干涉,在喷雾耦合区域出现流强高峰。

生物柴油喷雾特性的试验研究

基于高速摄影,采用油泵试验台拍摄了常压下生物柴油和柴油的喷雾图像,并研究了油泵转速、喷孔直径和启喷压力对生物柴油喷雾贯穿距和喷雾锥角等喷雾特性的影响,对燃料特性差异与喷雾特性的影响也进行了分析讨论。结果表明:生物柴油的喷雾特性在规律上与柴油基本一致,但生物柴油的喷雾贯穿距离比柴油大,而喷雾锥角约为柴油的一半。

喷射压力和喷孔直径对柴油机混合燃料喷雾特性的影响

应用平面激光诱导荧光(PLIF)技术研究了喷射压力、喷孔直径对混合燃料喷雾特性的影响.结果表明:在相同的喷射压力下,混合燃料的挥发性越高,喷雾前锋贯穿距离和喷雾锥角(远场和近场)越大;随着喷射压力的提高,喷雾锥角增加,喷雾前锋贯穿距离呈现出一定程度的线性增长,但混合燃料挥发性对喷雾前锋贯穿距离的影响有所减小;在喷雾发展过程中,近场锥角呈现出先减小再保持在一个相对稳定的数值趋势,而远场喷雾锥角呈现先减小然后保持不变之后再增大的趋势,但全程远场喷雾锥角的变化不大;在相同喷孔直径下,混合燃料的挥发性越高,喷雾前锋贯穿距离越长,喷雾锥角越大,当喷孔直径从0.18,mm缩小到0.10,mm时,挥发性对喷雾锥角增长率的影响略有减小,随着喷孔直径的增大,喷雾前锋贯穿距离呈现出一定程度的线性增长,但喷孔直径对远场喷雾锥角的影响大于对近场喷雾锥角的影响.

柴油机密集喷雾特性研究

为了研究柴油机高喷射压力、高背景压力下的密集喷雾特性,自行设计了喷雾模拟试验装置。利用电控单体泵喷油系统和高速摄影系统,获得了柴油喷雾发展图片,总结分析了密集喷雾的总体结构特征。并根据高喷射压力、高背景压力试验条件对广安喷雾贯穿距离计算公式进行了修正。根据试验数据,选用KH-RT破碎模型对喷雾过程进行仿真,通过模型常数分析,提出了KH-RT模型的改进方法,即原来认为是常数的C2(作为调整破碎时间的常数),在改进后随喷油规律变化,使仿真结果有了很大改进。

生物柴油喷雾特性试验

采用相位多普勒粒子分析仪,在不同的启喷压力、喷油泵转速以及喷孔直径下,对生物柴油的喷雾场特性进行了试验,拍摄了生物柴油和0号柴油的喷雾图片。结果表明:随着启喷压力的增加和喷孔直径的减小,生物柴油索特平均直径不断减小,与石化柴油类似;在不同的喷油泵转速下,生物柴油索特平均直径变化不大。

生物柴油缸内喷雾特性的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了4102Q柴油机燃用生物柴油的喷雾特性,探讨了喷孔结构参数、针阀开启压力、生物柴油的掺混比、发动机转速、负荷和燃油温度对喷雾的贯穿距离和索特平均直径的影响规律,并与柴油进行比较,对计算精度进行了分析。研究结果表明:2种燃料的喷雾特性随上述因素的变化规律基本一致;生物柴油-柴油混合燃料的贯穿距离和索特平均直径均随生物柴油掺混比的增大而增大;相同因素条件下,生物柴油的贯穿距离和索特平均直径均大于柴油;2种燃料喷雾特性的差别是由其不同的理化特性引起的,密度和黏度是主要因素;数值模拟的精度是足够的。

伞帘喷雾燃烧系统喷雾特性的试验研究

柴油机伞帘喷雾燃烧系统通过喷嘴与特殊燃烧室的配合，主要依靠燃油喷雾与壁面的相互作用来促进混合气形成和燃烧．在喷油泵试验台上，应用闪光摄影法，研究了压力容器内该燃烧系统的宏观喷雾特性．试验结果表明，中心喷雾碰撞燃烧室底面平台后形成准伞状喷雾，侧向喷雾碰撞燃烧室侧面凸缘后形成帘状喷雾．无论是否存在壁面限制，侧向喷雾锥角变化的总趋势是经过较短时间的减小后达到稳定．喷雾碰壁过程中的侧向喷雾锥角稳定值小于相应的自由喷雾，其贯穿能力远小于相应的自由喷雾．碰壁喷雾轮廓的变化过程基本上是先急后缓．凹型壁面对碰壁喷雾有聚集作用．在伞帘喷雾燃烧系统中，燃油和空气的混合主要在喷雾碰壁后进行．

NaCl对细水雾雾特性影响的实验研究

利用LDV/APV实验系统对不同浓度NaCl溶液所形成细水雾的雾特性进行实验研究,得到不同类型细水雾在某一射流截面上的粒径分布和三维速度分布。研究表明,随着NaCl浓度的提高,在靠近射流轴线区域细水雾粒径有明显增加,而速度则显著下降。溶液浓度对细水雾动能分布的均匀性有影响。适当的添加剂配比浓度能够提高细水雾动能分布的均匀性。研究结果对评估添加剂和细水雾雾特性的影响程度有重要意义。

空气喷射量对空气辅助喷射喷雾特性的影响

利用激光粒度仪分析了空气辅助喷射喷雾索特平均直径(Sauter mean diameter,SMD)的变化规律,并且分别在定容弹及光学发动机上开展了喷雾特性(喷雾锥角和贯穿距离)的试验研究,引入喷雾半锥角(α角和β角)的概念用以分析在有进气气流时空气喷射量对喷雾特性的影响.结果表明,增加空气喷射量可以改善燃油的雾化效果,特别是当喷雾燃空比γ小于0.8时,喷雾的SMD会有明显降低;在定容弹内空气喷射量的增大会使喷雾锥角减小,但对贯穿距离的影响不大;在光学发动机内由于进气气流的影响,空气喷射量的增加会使喷雾锥角增大,贯穿距离变小,同时喷雾锥角随时间的变化趋势也明显不同于定容弹内的试验结果.

生物柴油喷雾特性试验研究

利用高速摄像装置和台架试验对生物柴油的喷雾特性进行了研究,分析了与生物柴油喷雾特性相关的参数,如喷油器针阀开启时刻、最高喷油压力、喷雾贯穿距离和喷雾锥角等。在与石化柴油对比研究后发现:在相同的试验条件下,生物柴油的喷雾贯穿距离和后期喷雾锥角均大于石化柴油,生物柴油的物性指标造成了喷雾特性上的差异。

燃油温度和喷射压力对葵花籽油与柴油喷雾特性的影响

为探究纯植物油作为压燃内燃机替代燃料的雾化问题,利用纹影法对葵花籽纯植物油和普通柴油在不同试验条件下的喷雾特性进行了对比研究,分析了燃油温度和喷射压力对2种燃料喷雾贯穿距、喷雾锥角和空气卷吸作用的影响。研究结果表明:葵花籽油的喷雾贯穿距和喷雾锥角均随着喷射压力和燃油温度的升高而增大,与柴油的变化规律相似。温度从60℃升高到90℃,喷油压力为60 MPa时喷雾贯穿距和喷雾锥角的平均增幅分别为12.4%和9.6%,120 MPa时分别为5%和4.14%;喷油压力从60 MPa升高到120 MPa,温度为60℃时喷雾贯穿距和喷雾锥角的平均增幅分别为39.7%和16.7%,90℃时分别为30.6%和10.9%;当喷射压力、背景压力和燃油温度相同时,葵花籽油比柴油具有更大的贯穿距和更小的喷雾锥角,且喷雾贯穿距平均增幅为22.5%,喷雾锥角平均降幅为60.3%;升高燃油温度和升高喷射压力都会增强雾注的空气卷吸作用,但葵花籽油的空气卷吸作用要明显弱于普通柴油。研究结果可为纯植物油作为内燃机替代燃料的可行性研究提供参考。

亚临界/超临界汽油喷雾特性

基于超临界喷射平台,研究了低亚临界态、亚临界态和超临界态汽油在直喷喷油器上的喷雾特性.结果表明:低亚临界态、亚临界态和超临界态的喷雾形态有明显不同.在单孔喷雾中,在相同喷雾时刻下,随着温度的升高,单孔喷雾的贯穿距先缓慢持平,后大幅下降了25%,左右;喷雾的面积呈持续上升趋势.在6孔喷雾中,在相同喷雾时刻下,随着温度的提高,喷雾贯穿距在低亚临界态区先缓慢增加,进入亚临界区后大幅下降了15%,~20%,,最后在超临界区迅速回升;喷雾面积先增加,在亚临界区出现峰值后迅速下降.超临界态时,6孔液相喷雾由黏稠核区和稀薄气液两相区构成,核区延伸度和比长度R随着温度升高而下降.