利用LSD技术对高压共轨柴油机喷雾特性SMD的研究

为更好地研究高压共轨柴油机喷雾特性,搭建了柴油喷雾特性激光测试试验系统,基于激光测试手段,利用平面激光粒径测试技术,对高压共轨柴油机喷雾微观特性—索特平均直径进行定量测量,分别考察不同喷孔直径、不同喷油压力下喷雾索特平均直径随时间的变化.研究表明,随着喷孔直径的增加,在1 600μs内喷雾场中的平均索特平均直径增大;随着喷油压力的增加,在1 400μs内喷雾场中的平均索特平均直径相对较小,分布也较均匀;喷雾场中粒径的分布趋于粒径较小的方向集中,因此喷雾场中索特平均直径的形态分布近似服从于概率分布中的非中心F分布,并根据其分布形态拟合出相应的非中心F分布函数.

一种测量柴油喷雾SMD分布的新方法──荧光／散射光图象处理法

本文介绍了一种测量柴油喷雾２维索特平均直径（ＳＭＤ）空间分布的新方法。这种方法基于喷雾的荧光及米氏散射原理。本文的主要发现是：当普通商用柴油被波长为５３２ｎｍ的绿色Ｎｄ：ＹＡＧ激光诱导时，能发出波长为５７０ｎｍ的荧光，因此试验时所用的柴油不必添加任何物质，柴油的理化特性不会改变。喷雾的荧光和散射光图象透过不同的滤光片被ＣＣＤ摄像头接收，通过计算图象中各点两种光的强度对比，就能求得油滴直径的分布。本文介绍了试验结果并进行了分析。

基于鼓泡-引射耦合的柴油初次雾化

针对斯特林发动机小负荷燃油雾化不良问题,提出了基于鼓泡-引射耦合的雾化方式.基于VOF(Volume of Fluid)仿真研究了鼓泡喷嘴内气液流态,并依据时间线性稳定性分析,对射流液膜失稳和破碎进行数学描述,建立了鼓泡-引射耦合下的初次雾化模型.分析了气液质量比RGL(gas-liquid mass ratio)、负荷对初次雾化的影响,并与传统雾化方式比较.结果表明:增大RGL会促进射流失稳、减小液滴粒径.相较于传统雾化方式,鼓泡-引射耦合下小负荷索特平均直径SMD减小约62%,雾化质量显著提高.

某航空燃油喷嘴雾化特性分析及结构优化

燃油雾化在航空发动机预混燃烧过程中起着至关重要的作用.为提高某航空燃油喷嘴的雾化特性,改进和优化其结构参数,采用流体体积(VOF)界面捕捉算法和正交试验设计相结合的方法,研究了喷嘴的内部流动及结构参数(扩张角、直线段长度、旋流槽升角、旋流槽个数)对雾化特性的影响规律.结果表明:旋流槽上的局部漩涡影响喷嘴内部燃油流动,通过改变旋流槽入口的结构形式消除局部压力损失;旋流槽个数对索特尔平均直径(SMD)的影响最为显著,扩张角是影响雾化锥角最大的因素,存在一个最优的旋流槽升角使油膜厚度最小,直线段长度对雾化特性的影响相对较小;当扩张角为60°、直线段长度为0.25 mm、旋流槽升角为45°、旋流槽个数为2时,优化效果最佳.优化后的喷嘴油膜厚度减小了43.68%,雾化锥角增加了3.70%,SMD减小了14.79%.

气液同轴式喷嘴雾化特性的试验

通过试验研究气液同轴直流式和气液同轴离心式喷嘴的雾化性能。研究表明:喷嘴出口扩张时可以改善喷嘴的雾化性能;气液同轴直流式和气液同轴离心式喷嘴都存在一个合适的缩进长度,在改善喷嘴雾化特性的同时对总流量影响较小;在相同条件下,气液同轴离心式喷嘴的喷雾性能要优于气液同轴直流式喷嘴的喷雾性能。

燃油温度对喷雾特性的影响研究

以KIVA-3V为基础,研究了在定容室喷雾条件下,燃油温度对喷雾气液相贯穿距、气相总体积及气相混合气燃空当量比分布的影响。研究结果表明:随着燃油温度的升高,喷雾的液相及气相贯穿距缩短,蒸发喷雾在径向上的扩展明显增强,喷雾蒸发的气相体积几乎呈线性增加;在燃油温度为293K时,喷雾中气相混合气燃空当量比小于1的油气质量占所蒸发总油气质量的90%以上,而燃空当量比大于2的油气质量近乎为零;但当燃油温度达530K时,喷雾中气相混合气燃空当量比大于2的油气质量约占所蒸发油气总质量的70%。

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。

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.

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.

乙醇/柴油混合燃料喷雾粒度分布特性研究

采用激光粒度分析仪对乙醇/柴油混合燃料稳态自由喷雾粒度分布进行了试验研究,并就不同喷油压力、喷孔直径对乙醇、柴油及乙醇/柴油混合燃料稳态自由喷雾粒度分布的影响进行了对比研究。试验结果表明:各种燃料喷雾索特平均直径(SMD)的空间分布沿喷雾轴线均呈逐渐减小的趋势,其中柴油喷雾的SMD在20～40μm范围内变化,乙醇喷雾较柴油喷雾具有更小的SMD,且其空间分布较为均匀;随着乙醇含量的增加,乙醇/柴油混合燃料喷雾的SMD不断减小,其SMD大小和空间分布均匀性介于柴油喷雾和乙醇喷雾之间。

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。

气泡雾化高黏度流体的实验研究

该文主要为研究液体性质以及喷嘴结构对气泡喷嘴雾化特性的影响。实验用浆体包括水和6种高黏度流体。采用相位多普勒粒子分析仪对多种流体进行雾化实验研究。对喷嘴几何结构和操作参数对雾化的影响进行了讨论。雾化液滴沿径向的索特平均直径(Sauter mean diameter,SMD)最大值在120μm以内。提高气液比能有效降低雾化液滴SMD。喷嘴出口直径和注气孔直径对水的雾化液滴SMD的影响显著,而改变注气角度和混合室长度对水的雾化液滴SMD影响不大。混合室长度增加后,非牛顿流体的雾化质量有一定下降。黄原胶添加量的提高对雾化液滴SMD有很大影响。在雾化介质为水的情况下,液滴SMD变化范围为60～95μm;雾化高黏度流体时SMD范围为60～120μm。

旋流式气液同轴式喷油器在加压空间中雾化特性的试验研究(英文)

在增压条件下对一种旋流式气液同轴喷油器的雾化特性进行研究。在不同的环境背压条件下,采用PDPA测量距离喷口处70mm的液雾分布,研究了环境背压、气液相对速度、以及燃油流速对索特平均直径(Sauter mean diameter,SMD)的影响规律。结果表明:当保证燃油流速一定、气液相对速度一定的条件下,SMD随环境背压的增大而减小;当环境背压及燃油流速一定的条件下,SMD随气液相对速度的增大而减小;当保证雾化空气压力以及环境背压一定的条件下,燃油流速对SMD的影响规律存在一个拐点,随着燃油流速的增加,SMD先增加后减小,在文中的试验条件下,燃油流速拐点值约为9.91m/s。根据试验数据整理出SMD与环境背压、气液相对速度及燃油流速的拟合公式。

高环境压力下幂律流体射流液滴粒度特性试验

基于自行搭建的射流系统和定容燃烧弹系统,采用三维相位多普勒技术,实现对幂律流体圆柱射流在封闭空间内不同工况下破碎液滴粒度场分布规律的测量.结果表明,对于同一种幂律流体,在相同的喷射压力、环境压力和喷嘴结构参数下,索特平均直径(SMD)随射流轴向位置的增大而减小;在同一轴向位置,SMD基本沿径向两侧呈对称分布,越远离中心SMD越大,射流速度越大,这种对称分布现象越明显;控制其他参数相同,SMD随着射流速度的增大而逐渐变小;随着环境压力的增大,SMD逐渐减小;喷嘴其他参数相同,SMD随着喷嘴直径的减小而逐渐减小;对于不同的幂律流体,黏度越大,SMD越大.试验结果与不稳定性理论分析所给出的幂律流体射流破碎规律是一致的.

生物质燃油雾化喷吹特性试验研究

采用高速摄像机,研究了几种常见生物质燃油的雾化特性,分别对雾化锥角、索特平均直径(SMD)、液滴速度以及雾化液滴的尺寸数目分布进行了研究。结果表明,生物质燃油的雾化锥角随压力增大而增大,三种生物原油相比,地沟油的雾化锥角最大;生物柴油相比小桐子油生物柴油的雾化锥角最大。索特平均直径(SMD)随压力的增大而减小且具有一定的线性关系;雾化液滴在轴向上方的速度较大,而在轴向下方的液滴速度较小;地沟油中小液滴数目较多,使得其分布曲线峰值较高。三种生物柴油的粒径尺寸分布趋势一致,小桐子油生物柴油小尺寸液滴数目更多一些。

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。

背压差影响下压力旋流式喷嘴喷雾性能的实验研究

为了研究背压差对压力旋流式喷嘴雾化性能的影响规律,实验分析了背压差对压力旋流式喷嘴喷雾形成雾滴的索特尔平均直径(Sauter mean diameter,SMD)、雾滴速度以及喷雾锥角的影响以及SMD、雾滴速度在雾场轴向和径向的分布特性.结果表明:随着背压差的增加,喷雾锥角和雾滴速度随之增大,而SMD不断减小.背压差分别高于0.32、0.30 MPa时,SMD、雾滴速度和喷雾锥角的变化率均小于5%.当背压差为0.30 MPa时,随着轴向距离的增大雾滴速度减小,而SMD呈先增大后减小的变化趋势;SMD和雾滴速度随着径向距离的增大而增加.

静电喷雾润滑液滴的粒径分布特性研究

为掌握静电喷雾润滑液滴的粒径分布特性,将图像识别检测技术应用到荷电润滑液滴的粒径测量中。开展了采集图像中液滴区域的特征抽取和识别分析,建立了液滴的平面二维直径和空间三维直径的转换关系,提出了一种实用的气雾液滴粒径分布特性的检测方法。在建立液滴采集装置的基础上,进行了气雾不同截面液滴的采集和识别试验。实验结果表明,随着静电电压升高,喷雾索特平均直径减小,雾滴颗粒趋于均匀,雾化质量明显改善;在距喷嘴60 mm^140 mm的3个截面上,随着距离的增加,雾滴索特平均直径增大,雾滴趋于发散。

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。

直连式甩油盘非均匀流动特性

针对甩油盘启动过程中的流动特性,采用三维数值模拟方法研究甩油盘内外两相流场流动特性,并结合高速摄影实验结果、理论结果进行综合分析。结果表明:甩油盘的总出流量随时间发生明显变化,幅度较大。在短时间内,甩油盘各孔流量差异巨大,各孔对应的索泰尔平均直径(SMD)值相差不大,SMD主要取决于转速。各孔流量不同,雾化场分布不均匀,实验结果验证了这一现象。