高压汽油喷雾贯穿距和喷雾锥角经验公式研究

喷雾特征参数经验公式广泛应用于发动机研究和设计.笔者总结了目前常用的预测喷雾贯穿距和锥角的经验公式,并与高压汽油喷雾试验数据进行对比,验证这些经验公式是否适用于高压汽油喷雾.结果表明:在总结的喷雾贯穿距公式中,Dent公式、Arrègle公式、Schihl公式、Naber公式和Wakuri公式预测性较差,Arai公式预测性最好.在总结的喷雾锥角公式中,Arai公式综合环境气体密度和喷油压力的影响,对喷雾锥角试验值的预测性最好.笔者进一步在Arai公式基础上对系数进行修正,得到了新的经验公式,修正后的喷雾贯穿距和锥角预测公式与高压汽油喷雾试验值之间的平均相对误差分别减小到2.43%和1.34%.

背压对液体离心喷嘴喷雾锥的影响

通过理论结合数值仿真的方法考虑背压对液体火箭发动机用液体离心喷嘴喷雾锥的影响。在理论模型的基础上,使用旋转轴对称模型对离心喷嘴内外流场求解耦合VOF方程的N-S方程组的数值模拟表明:背压增加,喷雾锥内外压差使喷雾锥向内收缩。基于流场参数分析,建立内外压差的经验公式,得到了与实验吻合的考虑背压影响的喷雾锥模型。

双油路离心喷嘴喷雾锥角特性试验

为研究双油路离心喷嘴特性参数对喷雾锥角的影响,对不同特性参数喷嘴的喷雾锥角进行理论分析和试验研究。结果表明:主、副油路单独供油,喷嘴中心形成了负压空气兰金涡,在较小雷诺数下产生“油泡”形状雾锥;随着雷诺数的增加,由于空气兰金涡、康达效应和边界层的综合影响,雷诺数对单独供油的主油路和副油路喷雾锥角特性影响不同。主、副油路同时供油,雷诺数相同,主、副油路旋向一致的喷雾锥角大于旋向相反的喷雾锥角;采用动量守恒的方法对喷雾锥角进行预测,通过试验数据确定修正系数,在某些情况下可供具体工程设计参考。

喷注压降对液液同轴离心式喷嘴喷雾锥角的影响研究

为了研究不同喷注压降下液液同轴离心式喷嘴喷雾锥角的变化规律,采用高速摄像机观测喷雾形态。试验结果表明:内、外喷嘴单独工作时,喷雾锥角随着喷注压降的增加而增加。内、外喷嘴同时工作时,喷雾锥角随内喷嘴喷注压降的增加而减小,随着外喷嘴喷注压降的增加而增加。通过与内、外液膜同向旋转时喷雾锥角的变化规律对比,发现内、外液膜的旋转方向对外混式液液同轴离心式喷嘴喷雾锥角的影响不大,因为离心式喷嘴产生的锥形液膜的切向速度会很快转化为径向速度。由于液膜切向速度迅速转化为径向速度使得内、外液膜反向的动量转变为同向动量,从而造成利用角动量守恒来预测喷雾锥角的理论模型用于计算反向旋转的外混式喷嘴时存在较大误差。对于内、外液膜反向旋转的外混式喷嘴,由于液膜旋转方向对喷雾锥角的影响不大,可以按照同向旋转的公式进行计算。

基于超高速摄影分析柴油机近场喷雾锥角变化特性

为研究近场喷雾锥角的变化及其对初次雾化的影响,在可视化定容弹试验台上,采用超高速数码摄影和长距工作显微成像技术相结合的方法,研究了不同喷射压力、背压及孔径对距喷孔出口4 mm范围内高速射流的喷雾锥角的影响。结果表明,在整个喷油过程中,近场喷雾锥角呈现三段式的发展,存在2个波峰"始峰"和"尾峰"以及一个稳定波动段;启喷阶段,喷射压力越高近场喷雾锥角的"始峰"值越大,且"始峰"出现的越早,喷油器的启喷性能也越好,而背压对启喷性能影响较小;结束阶段,随着喷射压力和背压的升高,近场喷雾锥角的"尾峰"值越大,同时"尾峰"出现的时刻更为靠后;稳定阶段,背压越大,近场喷雾锥角越大,而近场喷雾锥角随喷孔直径的增加呈现出减小的趋势。

喷射压力对同轴旋转射流喷雾锥角影响的实验研究

为了研究同轴旋转射流喷雾锥角的变化规律,设计了喷雾实验装置和同轴旋流喷注器。采用水和乙醇分别代替氧化剂和燃料,利用高速摄影系统对喷雾过程进行观测,分析不同喷射压力下喷雾锥角的变化规律。实验结果表明:内外两路同时喷雾时,喷雾锥角随着外路喷射压力的增加而增大,锥角值从81.6°增加至102.3°;但内路喷射压力增加后,喷雾锥角反而减小,从102.5°降低到94.8°。这个变化规律与单路旋流喷嘴的情况有所不同。将实验结果与通过动量定理推导出的理论公式进行对比,发现喷射压力小于0.2MPa时,实验值与理论公式吻合较好;随着喷射压力的增加,喷孔内液体的湍动能对喷雾锥角的影响逐渐增加,导致实验值与理论公式的偏差逐渐增大,喷射压力增加至0.6MPa时,实验值比理论值大10°左右。实验还研究了内路出口缩进对喷雾锥角的影响,结果显示随内路出口缩进长度的增加,喷雾锥角呈现先减小后增大的变化趋势。

节省光刻胶的超声雾化喷涂工艺雾锥特性研究

光刻胶在集成电路(Integrated circuit,IC)制造、微机电系统(Micro electro-mechanical systems,MEMS)等工艺中广泛使用,价格昂贵、有毒。由于传统光刻胶薄膜制备多采用旋涂工艺,约95%的光刻胶浪费,且无害化处置成本高。为此,提高光刻胶的利用率一直是涂胶工艺追逐的目标之一。针对节省光刻胶的超声雾化喷涂薄膜制备工艺面临的薄膜均匀性问题,在自行开发的100 kHz的超声雾化喷嘴的基础上,通过分析载气的流场分布,建立雾化液滴在旋转、对称载气流场中的受力模型和碰撞模型,提出超声雾化液滴输运的数值模拟计算流程。超声雾化液滴输运的数值模拟有效地描述了供气流量、供液流量以及雾锥截面高度对雾锥液滴粒径和液滴浓度分布的影响。利用对AZ4999光刻胶雾锥特性的分析,在满足喷涂生产率的前提下,进行304.8 mm晶圆实际喷涂试验。试验结果表明超声雾化喷嘴不仅能够有效地实现光刻胶薄膜制备均匀性,而且较旋涂工艺节约80%以上的光刻胶,光刻胶利用率高。

某型航空发动机燃油喷嘴喷雾锥角调试试验研究

某型航空发动机离心式燃油喷嘴在首台份试制时,喷雾锥角较设计要求偏小,通过理论分析,制定了多种调试工艺措施,并开展了试验研究。试验表明,减小旋流槽角度、减小喷口长度、增大喷口直径、减小旋流室长度、减小槽深的措施均能一定程度上增大喷雾锥角。最终采用了双角度复合研磨的工艺,结合减小旋流槽深的措施,达到了符合设计要求的喷雾锥角。

三流式雾化器的液滴直径及雾锥特性

用高粘度物料对三流体雾化器性能进行实验，归纳了平均滴径的计算公式及雾锥内滴径的分布情况。

基于宽调制的变量喷药技术喷雾锥角影响研究

以精准农业技术理论和研究为基础,讨论我国喷药实施现状,分析传统喷药技术的弊端,提出一种基于脉宽调制(PWM)技术的变量喷药控制方法。将国产电磁阀安装到普通喷头入口处,通过控制电磁阀的开关状态控制喷头喷药和停喷。通过试验证明采用PWM方法实现变量喷药,喷雾锥角变化幅度符合大田喷药机械对喷头部件工作性能的要求,角度变化在规定的角度的±10°范围内。

喷雾锥角对柴油机燃烧过程影响的数值模拟

柴油机燃烧过程中喷雾内部的物理化学过程非常复杂,传热、蒸发、扩散、流动等物理过程控制着化学反应,影响着火和燃烧过程,进而决定着发动机的动力性、经济性以及排放性能。利用CFD分析软件FIRE对一台直列6缸增压柴油机的喷雾与燃烧过程进行模拟。研究了喷雾锥角对燃烧过程的影响规律以及喷雾锥角对碳烟和NOx生成的影响。

伞喷喷油嘴与多孔喷油嘴的喷雾锥角

伞喷喷油嘴与多孔喷油嘴的喷雾锥角大连理工大学乔信起，高希彦，陈家骅，颜富纯大连油泵油嘴厂常凯滨直喷式柴油机工作时，在空气被压缩到将近上止点的时刻，从多孔喷油嘴向燃烧室喷出几条油束。这几条油束只能占据燃烧室的一部分空间，故燃油和空气的混合极不均匀。而柴...

一种改进的汽车发动机喷雾锥角测量算法

汽车发动机的燃油雾化效果直接影响发动机的经济性、动力性能与排放性能。分析了现有汽车发动机喷雾锥角算法中存在的问题,提出一种改进的喷雾锥角测量算法。对这一算法进行了详细介绍,并通过试验确认,这一算法可以有效保护油束边界,具有较高的测量精度和较强的实用价值。

伞喷喷油嘴与多孔喷油嘴的喷雾锥角

伞喷喷油嘴与多孔喷油嘴的喷雾锥角大连理工大学乔信起，高希彦，陈家骅，颜富纯大连油泵油嘴厂常凯滨直喷式柴油机工作时，在空气被压缩到将近上止点的时刻，从多孔喷油嘴向燃烧室喷出几条油束。这几条油束只能占据燃烧室的一部分空间，故燃油和空气的混合极不均匀。而柴...

喷雾锥角及燃烧室对柴油机预混合低温燃烧的影响

为了避免预混合低温燃烧模式下,早喷策略导致的燃油湿壁现象,在样机燃烧室的基础上,设计了另外两种不同凹坑位置的燃烧室,运用仿真软件AVL fire研究了不同喷雾锥角及燃烧室凹坑位置对柴油机油气混合及燃烧排放的影响。结果表明:采用早喷策略时适当地减小喷雾锥角,可以改善燃油在缸内的分布,有效提高混合气均匀程度,原机燃烧室喷雾锥角从155°减小到145°,soot(碳烟)排放降低了76.8%,但燃烧温度的升高会导致NO_x排放的增加。燃烧室凹坑外移增加了油嘴到燃烧室壁面的距离,有利于充分利用喷雾射流动能,促进混合气的形成,145°喷雾锥角下外移后的燃烧室soot排放降低了56.4%。在不同喷雾锥角下,燃烧室凹坑外移soot排放总是呈减少的趋势,且外移的燃烧室对喷雾锥角的敏感性降低。早喷策略下实现的预混合低温燃烧模式宜采用凹坑外移的燃烧室和较大的喷雾锥角。研究结果为预混合低温燃烧模式燃烧系统的参数优化提供了一定的理论依据。

对置式自由活塞发动机CFD建模与喷雾锥角研究

为了进一步提升对置式自由活塞发动机的燃料利用效率与排放性能,采用三维计算流体力学方法对该发动机的喷雾锥角进行了参数化仿真。设计了中央燃烧室结构与喷雾引导式燃烧组织方案。建立了中央燃烧室三维网格模型,根据原型样机设置了计算模型与计算条件。分析了喷雾锥角对缸内燃料分布、燃烧放热率、缸内压力、CO排放量和缸内温度的影响。研究结果表明喷雾锥角为40°左右时,点火时刻缸内燃料分布最为理想,发动机能够获得97.5%的燃烧效率、39.7%指示热效率和低于0.4%的CO排放量。

发电柴油机选择性催化还原系统尿素喷雾锥角的仿真及试验研究

对大功率发电柴油机选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)尿素喷雾锥角进行研究。运用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件模拟了4种不同喷雾锥角尿素混合管内的结晶风险和NH3分布均匀性,通过分析仿真结果,优选出60°和70°两种喷雾锥角的尿素喷嘴。使用选定的喷雾锥角进行结晶对比试验和性能对比试验。结晶对比试验结果显示,60°喷雾锥角的结晶风险明显低于70°喷雾锥角的结晶风险。性能对比试验结果显示,两种喷雾锥角的NOx转化效率基本一致。综合分析仿真结果与试验结果,最终将SCR系统的尿素喷雾锥角优化为60°。

喷雾锥角对船用低速柴油机性能影响仿真研究

运用流体软件STAR-CD,以某船用低速柴油机的燃烧过程作为研究对象,通过改变喷雾锥角的大小,对某船用低速柴油机的性能加以分析,获得喷雾锥角对柴油机性能的影响规律.为合理选取喷雾锥角提供支持.

一种基于MATLAB的喷雾锥角测量方法研究及应用

作为发动机喷雾性能的主要宏观参数之一,喷雾锥角的大小对研究燃料的雾化质量具有重要的意义。进而可以指导我们改进发动机的喷射装置以及控制喷射过程中的各种参数。文章采用MATLAB图像处理工具箱提供的函数对喷雾图像进行处理,并利用Hough变换和最小二乘法来分别拟合喷雾油束的两条边缘,最后通过比较分析,得出用最小二乘法拟合的效果最佳。

喷雾锥角对柴油机性能和排放的影响研究

文章对两种不同喷雾锥角的喷油器在某款柴油机上进行性能和排放试验。试验结果表明,不同喷雾锥角对发动机的低端性能影响较大;同时,微小的喷雾锥角差异也会对发动的排放产生较大影响。所以在燃烧开发阶段,需要对不同的喷雾锥角进行详细的开发,使发动机的综合考虑性能指标达到最佳。