强余旋一体化支板稳定器雾化特性研究

本文在高温高速强余旋来流条件下,初步探索了带尾缘方案下支板一体化喷油稳定器结构的油气掺混工作特性,为后期研究回流区卷吸量和稳焰特性做准备。使用平面激光诱导荧光(PLIF)、平面米散射(PMIE)、相位多普勒粒子分析仪(PDPA)等设备,以航空煤油为介质,在来流温度300~1050 K,马赫数0.15~0.45,液气动量比20~250,来流角度-15°~15°,供油压差0.2~1.8 MPa等条件下,探究了来流参数、气液动量比、韦伯数等多因素对射流轨迹、雾化粒径的影响规律。试验表明:上喷式支板尾缘一体化喷油稳定器的整体射流轨迹与横向射流结构较类似,液气动量比越大,射流穿透深度增加越明显;气体韦伯数的影响机制比较复杂,当其增大时,射流穿透深度呈下降趋势,是来流与射流之间的压差力和各向剪切力的作用使得表面波增长迅速,不稳定性增强,叠加气液动量交换增大的结果;气流与支板夹角的正逆变化,即余旋角变化,使得垂直于来流气体方向的速度分量产生变化,流道内稳定器的喉部效应增大了湍流度,使射流轨迹变粗糙,穿透深度变短;通过分析PDPA数据,在射流覆盖区域呈现出了整体的粒径分布情况,显示出了射流轨迹、表面波主导破碎区、二次雾化区、粒径稳定区间的关系。

收缩管与拉瓦尔管在液体雾化中的对比研究

为探究新型透皮给药方式中不同形状微管对雾化的影响,本文以收缩管和拉瓦尔管为对象展开研究.首先,我们使用相位多普勒粒子分析仪(Phase Doppler Particle Analyzer, PDPA)对经两类微管雾化后的液滴进行速度和粒径分布的测量.然后,为了解管内流动情况,我们利用动态压强传感器对管内气体压强进行了测量,并利用纹影法对管内流动情况进行观察.最后,我们利用高速液滴对皮肤模型进行了喷射试验,其中使用亚甲基蓝和伊文思蓝作为染色试剂,新鲜猪耳作为喷射对象.PDPA实验表明,液滴经拉瓦尔管的雾化比经收缩管的雾化更充分.压强测量结果表明拉瓦尔管内存在激波,进而证明了管内发生过超声速.纹影实验更直观地表明在本研究关注的拉瓦尔管内,气体流动在扩张段形成的不是正激波,而是两道交错的斜激波.皮肤模型喷射实验结果表明雾化后高速液滴穿透了角质层,展示了微喷管在医美行业透皮给药中有潜在的应用价值.该工作为新颖透皮给药方式的进一步研究奠定了基础.

受限空间双旋流离心喷嘴雾化特性

试验研究了燃烧室结构下双旋流离心喷嘴雾化特性。以某型航空发动机离心喷嘴为研究对象,应用平面激光诱导荧光系统(PLIF)获得煤油浓度分布及雾化锥角,通过构建PLIF荧光强度、Mie散射光强度与雾化粒度(SMD)的关系式,经相位多普勒粒子分析仪(PDPA)标定及图像处理,得到燃油雾化粒度分布。研究结果表明:燃烧室内,燃油浓度呈空心锥分布,随供油压力及旋流器压力损失增加,浓度集中度变大;雾化锥角随供油压力增大逐渐减小,随旋流器压力损失增大逐渐增大;SMD呈空心锥分布,雾锥边缘处粒度较大,中心处较小。

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。

农用荷电喷雾雾滴粒径与速度分布的试验研究

为研究荷电喷雾场的空间运动结构及其对植株界面的影响,该文运用PDPA测试系统对不同条件下的农用静电喷雾场进行了测试,结合荷质比、喷雾宽度测量结果,对雾滴的粒径分布、主流平均速度分布及平均速度与粒径的关系进行了分析和讨论。结果表明:在机械力和电场力的前后作用下,喷嘴压力愈大,荷电雾滴的粒径愈小且分布愈均匀;雾滴的粒径值随充电电压的增加而下降且粒径均匀分散;在较高的充电电压下,单个雾滴动能损耗的降低和雾滴粒径分布的均匀性又促使其主流平均速度分布趋于均匀。在较大粒径时,随着平均速度的增加,非荷电雾滴不易粘附于植株标靶界面;与非荷电相比,小粒径荷电雾滴群又因具有较大动能而提高了抗漂移能力。

风幕式喷杆喷雾雾滴粒径与速度分布试验

为了研究风幕出口风速和风幕出风口与喷口的水平距离对雾滴粒径和雾滴速度分布的影响,运用PDPA测试系统对不同条件下的风幕式喷杆喷雾气液两相流场进行了测试,对雾滴粒径、速度分布的测量结果进行了分析和讨论。结果表明:雾滴在气流场的作用下,随着风幕风速的逐步变大,雾滴的粒径变小且分布均匀,有效地增大了雾滴的沉积、减小了飘移。风幕出风口与喷口水平距离越近时,雾滴的穿透性能越好,向后飘移的趋势越弱。

旋流泵内部盐析两相流速度场的PDPA实验

以旋流式模型泵内部氯化钠盐析两相流场为研究对象,采用相位多普勒粒子测速仪(PDPA)对该泵在最优工况下的两相速度场进行了测量,给出各相在无叶腔及叶轮内部的三维速度及其对应的脉动速度分布曲线.通过对两相的周向速度.轴向速度及径向速度分布情况的分析,揭示了该型泵内盐析两相流速度场的分布特征。泵内同时存在循环流与贯通流,是强制涡旋和自由涡旋的叠加,与前人提出的流动模型相符;在叶轮进口处,液流已有强力预旋;随着半径增大,两相的周向和轴向速度呈现先增大后减小趋势,而径向速度先减小后增大,对应的脉动速度变化趋势则相反;泵内两相速度及脉动速度有滑移,但差异总体上并不显著.本文的研究有助于进一步认识盐析与流动的关系。

旋芯喷嘴高效雾化特性测量研究

分析了旋芯喷嘴的雾化机理,运用三维相位多普勒粒子测速仪(3D-PDPA)设备测量了旋芯喷嘴喷出的细水雾雾滴速度及索太尔平均液滴直径(SMD)。试验结果表明,压力低于2 MPa时,喷雾状况符合表面波破碎理论规律。压力高于2 MPa时,喷雾在短距离内由旋芯强制呈空心锥形,最终变为引射方式下的实心锥形。随着喷雾压力升高,空心锥形形状保持的距离缩短。在空心喷雾阶段,随着喷射距离的增大,细水雾的轴向速度和径向速度在喷雾锥边缘处降幂下降。喷雾锥内部雾滴均系从边缘散溅所得,因此在各截面中心处,轴向速度服从普通射流规律,不存在稳定的径向扩散速度。雾滴SMD在各截面均远小于100μm。

水射流冲击固体表面的能量因素与冲蚀机理

利用PDPA测量技术和高速数码摄像技术对压力为280 MPa的纯水湍流射流进行定量测量与流束轮廓波动分析,进而在纯水射流中加入石英砂粒,形成磨料射流,以切割Al合金试样.对磨料射流作用过的试样表面形貌进行扫描电镜观察和三维光学轮廓扫描,从而获得试样表面的小尺度形貌特征.结果表明:高速纯水射流的连续集束段是产生射流冲击能量的关键,射流断面中心区存在着明显的湍流均方根速度低谷;采用统计图像灰度值的方法能够对射流流束轮廓的波动行为进行描述,灰度值也可以作为表征射流段集束程度的依据;高速砂粒与水射流的联合作用致使试样表面产生磨削痕、截断痕和撞击痕等明显特征,这些特征与靶距有着直接的关系.

气固两相流体绕方柱流动的PDPA实验研究

气固两相流体绕流方形截面柱体的流动对于理论研究和工程应用都具有重要意义,但由于其复杂性人们对它 的认识还很初浅。文中应用三维颗粒动态分析仪(3D-PDPA)对较高雷诺数下气固两相流体绕流方形截面柱体的流场进行了测量,得到了两相绕流的时均速度场和速度脉动分布等数据,并分析了颗粒的存在对流场的影响。研究发现载有颗粒的气固两相方柱绕流存在回流区,其两相方柱绕流的尾迹区长度比单相绕流尾迹区短。在流向方向上可以把绕流后流场大致分为靠近方柱的基本区和远离方柱的近尾迹区两个区域,基本区内各方向的速度脉动程度都非常强,颗粒脉动比气流脉动强;而近尾迹区内速度脉动较弱。在横向方向上,y/D<1/3区域内气流速度脉动强度很高,而且颗粒脉动比气流脉动强度高;在y/D>1/3区域内则脉动强度很低。研究结果对于认识较高雷诺数下气固两相方柱绕流流场特性和工程应用具有指导意义。

旋流式气/液同轴喷嘴常压雾化燃烧实验研究

利用相位多普勒粒子分析仪,对两种旋流式气/液同轴喷嘴进行了模拟实验研究,获得了冷流模拟条件下和常压燃烧条件下的喷嘴雾化参数分布,以及常压下喷雾流稳定燃烧的条件,分析了该型喷嘴的常压雾化燃烧特性。同时,使用红外热像仪测量了常压条件下喷雾流燃烧的温度分布,分析了火焰结构,定性研究了喷嘴形式和工况对燃烧性能的影响。

PDPA在喷嘴雾化特性试验研究中的应用

介绍了激光相位多普勒粒子测速仪(PDPA)的基本结构、测量原理,分析了相关测量的误差,并运用该系统对不同喷嘴压力条件下的喷雾场进行了测试。结果表明,与其他非接触式测试仪器相比,PDPA测试系统在喷嘴雾化特性试验研究中具有较大的优势。运用该系统能够方便地分析、考察不同测试条件下喷雾场的主要运动结构状况。采用条件雾化角的测量概念,可以直接测定喷雾雾化角,且精度较高。直观、明了的雾滴数分布状况可为相关器械设计及性能评价提供参考。

旋流泵内部液固两相流场的PDPA测量与分析

运用相位多普勒粒子测速仪(PDPA)测量了旋流泵在最优工况下液固两相速度场。根据泵内流场特点,分别采用径向速度和轴向速度2种测量模式获得流场内一点的三维速度信息,通过分粒径法获得了各相在无叶腔与叶轮内的速度及对应的脉动值。对周向、轴向及径向速度分布曲线进行分析,揭示了液固两相在旋流泵内部的运动规律,提出了叶轮内固相速度总体上大于液相等观点。

生物柴油雾滴静电破碎机理与实验研究

为获得良好的生物柴油雾化效果,通过模型计算和实验测量研究了生物柴油雾滴在静电场中的破碎现象和机理。采用Rayleigh不稳定条件建立了生物柴油的静电破碎模型,获得了影响生物柴油静电破碎的主要因素以及不同影响因素下雾滴荷质比,并采用相位Doppler粒度分析仪(PDPA)和Faraday筒检测了生物柴油静电雾化的雾滴粒径分布与荷质比。研究表明:为了满足Rayleigh极限与Taylor极限,雾滴一方面在表面电荷(包括过剩电荷与非过剩极化电荷)的作用下克服雾滴表面张力实现Rayleigh破碎,另一方面在静电场诱导的极化力作用下产生变形,实现Taylor破碎。理论分析认为影响生物柴油雾滴破碎的关键因素包括荷电量、速度和温度,因此加热、提高射流速度以及雾滴荷质比是改善生物柴油雾化效果的有效措施。实验测量中发现生物柴油雾滴的典型荷质比约为10-9～10-8 C/g,远低于10-6 C/g的理论计算值。分析认为雾滴破碎中的静电能消耗、非过剩电荷引起的带电量增加、雾滴极化、流体力剪切破碎以及生物柴油物理特性等是造成理论分析与实验结果存在较大差距的主要原因。

旋流多级气动喷嘴设计和喷雾特性研究

本文针对可调加热器用燃烧室的需要，设计了两种新型旋流多级气动雾化喷嘴，并对雾化性能进行了实验研究，探讨了影响喷雾特性的主要因素，评价了喷雾场．研究了最佳喷嘴结构形式，在模拟工况下雾化性能良好，适合小流量燃烧室工作需要，ＳＭＤ接近 ２５ μｍ．

近十年来流动测量技术的新发展

流动是一种跨行业、跨部门、跨学科的现象.现代空气动力学、流体力学、热力学、水力学以及航空航天工程、水利水电工程、热能工程、流体机械工程都提出了一系列复杂流动问题,其中包括高速流、低速流、管道流、燃烧流、冲击流、振荡流、涡流、湍流、旋转流、多相流等等.这些流动都需要人们提供新的测量方法和新的量测仪器,使之能够适应单点向多点、平面向空间、稳态向瞬态、单相向多相方向发展.这就促使人们不断利用新技术,发展新原理,采用新结构和新工艺,以改善仪器性能,增强讯号处理能力,提高仪器的测量精度,同时简化操作技术,使之便于推广应用.近10年来,伴随着光纤技术、芯片技术、激光技术、数字信号处理技术,图形、图像处理技术以及计算机技术的日益成熟和完善,流速测量技术也随之得到了新的发展.木文就这些发展作一扼要介绍.

环形水射流流场的实验研究与统计分析

在11、12和15MPa射流压力下对环形自由水射流流场进行实验研究,以获得该射流场的能量特征与液滴尺寸分布规律。运用相位多普勒粒子测速(PDPA)技术对射流流场中的速度分布和液滴粒径分布进行测量,并对通过不同位置控制体的单个液滴行为进行了统计分析。研究表明:环形射流流束中心存在着较宽的高速区域,且射流能量沿着射流方向衰减缓慢;距离喷嘴的轴向距离越大,射流横断面上的速度与液滴粒径分布越平坦;射流压力对流束中心的轴向速度变化影响较大,对液滴粒径分布的影响不明显;射流流束中心区的湍流脉动较弱,但通过位于射流中心位置的控制体的液滴粒径谱较宽。

强旋湍流气粒两相流动的PDPA研究

采用相多普勒颗粒分析仪（ＰＤＰＡ）对切向进气，轴向缩口出口的旋风筒内强旋单相和气粒两相流动进行了实验研究，给出了强旋流场中。

轴流桨搅拌槽内轴向流动速度的研究

为研究轴流桨搅拌槽内轴向速度的分布,在直径为300 mm的平底圆筒搅拌槽内,采用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对轴流式搅拌器主流区的流场进行测量。在不同转速和离底间隙条件下,对挡板前轴向时均速度在径向和轴向的分布进行分析和研究,采用壁面射流理论,建立搅拌槽内壁面射流流动模型,揭示轴向流动特性。结果表明:轴向速度沿径向的分布具有相似性;轴向最大速度沿轴向衰减;轴向流边界沿轴向线性扩展。研究结果有助于进一步了解搅拌槽内部流动特性,为固-液悬浮操作、过程放大和搅拌设备的优化设计提供理论依据。

运用激光全息术和PDPA测量喷射燃料粒子场

为了获得发动机燃料喷射雾化特性,运用PDPA和激光全息术对喷嘴的燃料雾化粒子场进行测量。简要介绍了两种测量方法的原理和应用条件,对两种方法的测量结果进行了对比,验证了激光全息术测量结果的精度。最后在风洞实验条件下进行了喷射燃料粒子场测量。