柴油机SCR系统尿素溶液喷雾特性的试验研究

应用多普勒粒子动态分析仪(PDA)研究了SCR系统尿素溶液喷雾的粒径及其分布特征。试验对比了有、无空气辅助喷射系统的喷雾粒径分布特征;测量了空气辅助喷射系统尿素溶液喷雾在垂直喷雾轴线不同截面上的粒径分布;研究了空气压力及喷嘴的喷孔结构对喷雾粒径的影响。通过高速摄影得到空气辅助喷射系统尿素溶液喷雾的发展过程。试验结果表明:空气辅助喷射系统沿喷雾轴向喷雾粒径的大小及粒径分布变化不大,大直径液滴所占比例随着辅助空气压力的减小而增大,有倒角喷孔较无倒角喷孔更有利于喷雾雾化;无空气辅助喷射系统喷雾雾化效果较差,大直径液滴所占的比例明显增大。     

组喷孔喷油嘴几何参数对喷雾特性的影响研究

针对组喷孔喷油嘴,建立了用于模拟计算喷雾特性的KH-RT修正模型,并改变喷嘴长径比(L/D)和喷孔入口倒角与喷嘴直径的比值(R/D)进行计算,得到了喷雾索特直径(SMD)、贯穿距离、蒸发质量和雾滴最大速度等表征喷雾特性的数据,并分析了相应的影响规律。结果表明,随着R/D值的增加,SMD增大,燃油蒸发量减少,贯穿距离减小,液滴最大速度减小。R/D=0.14是空穴发生与否的临界点。L/D值的增大,对喷雾特性的影响较小,喷雾特性趋势保持一致。     

直喷式柴油机高压喷雾特性的研究

作者采用基于激光衍射原理的粒径测量仪，在变密度风洞中研究了常温下直喷式柴油机用泵－管－嘴高压供油系统（喷油压力40－95MPa范围）的喷油压力，喷嘴孔径和环境密度对喷雾的粒径及其分布特性的影响，结果表明：喷 的索特平均直径SMD随喷油压力升高或喷嘴孔径减小而明显下降；采用小孔径喷嘴既有利于提高喷油压力，又用利于全工况范围的雾化改善，喷雾空间粒度分布特征是：SMD在喷雾轴线方向呈“两头大，中间小”，在喷雾径上上呈外边大，内边小，环境密度增大，SMD值上升。     

喷嘴结构参数对喷雾和燃烧特性的影响

为探究高喷射压力条件下小孔径喷嘴内部结构对燃油喷雾和燃烧特性的影响,采用相位多普勒粒子分析系统(PDPA)和高温定容燃烧弹系统试验研究了采用挤研技术处理的喷嘴与簇孔喷嘴的喷雾与燃烧特性。试验结果表明:相同喷射条件下挤研无助于改善燃油喷雾的索特平均直径(SMD),随着喷孔挤研量的增大,喷雾SMD持续增大,燃烧生成的碳烟量不断增多;随着簇孔间距增大,喷雾SMD先增大后减小,而碳烟生成量表现出相同的变化趋势,簇孔间距为0.4 mm时,燃烧峰值放热率最高,单孔与0.2 mm间距簇孔的峰值放热率差别不大。     

GDI喷油器喷嘴结构参数对喷雾特性影响分析

从汽油直喷多孔喷油器喷嘴结构设计的角度出发,采用数值模拟的方法详细研究了喷嘴的关键结构参数对喷雾特性的影响,结果表明:在喷孔总流通截面积相同的情况下,增加喷孔数目,可以适当减小喷雾粒径和贯穿距离;喷孔均匀布置时的喷雾角度较小、贯穿距离较大;小孔形状为渐缩孔的贯穿距离最大,渐扩孔的贯穿距离最小,但渐扩孔的喷雾粒径相对较大;直孔和两级台阶孔的喷雾粒径较接近,两级台阶喷孔和三级台阶喷孔的喷雾贯穿距离和喷雾粒径均略低于直孔;孔径D1和D2对贯穿距离影响最大,其喷雾粒径主要受小孔直径D1影响;小孔长径比L/D1对贯穿距离也有一定的影响。     

柴油/PODE_(3-4)混合燃料喷雾特性的试验

基于高压可视化定容燃烧弹试验台,利用高速摄影技术和激光粒度仪对柴油/PODE_(3-4)混合燃料喷雾特性进行研究,分析了燃料物性、喷射压力和喷孔直径对混合燃料宏观与微观特性的影响.结果表明:混合燃料的喷雾贯穿距离大于纯柴油,并呈现先增大后趋于稳定的趋势;在高喷射压力下,相比纯柴油,混合燃料的喷雾贯穿距离增幅较为明显,但平均喷雾锥角增长幅度较小;增大喷孔直径,混合燃料与纯柴油的喷雾锥角和喷雾贯穿距离都增大;喷射压力升高,混合燃料的索特平均直径(SMD)都下降,柴油下降幅度最小,D_v90降幅较为明显,说明在喷射压力影响下,大液滴更容易破碎成小液滴;随着喷孔直径增大,混合燃料的SMD、D_v10、D_v50和D_v90都呈上升趋势,说明较大的喷孔直径不利于混合燃料喷雾特性的改善.     

GDI多孔喷油器喷雾特性的试验与仿真研究

利用工程分析软件AVL FIRE在不同进出口压力、燃烧室温度、长径比及喷孔倾角等变量条件下,对GDI喷油器流量特性、雾化形态、贯穿距离及雾化颗粒进行仿真分析,并采用高速摄影技术对仿真结果进行验证。研究结果表明:仿真与试验结果相吻合;随着喷射压力增大,雾束的贯穿距增大,雾化效果显著提高;燃烧室压力增大会使喷雾雾化粒径减小;燃烧室温度提高可使喷雾液滴蒸发加快,有利于混合气的形成;较小的喷孔直径使得孔内流速较高,雾化效果更理想;喷孔长度变化对喷雾的影响并不显著;喷孔倾角增大,喷雾粒径也相应增大。     

柴油高压喷嘴空穴流动的非稳态模拟

以船用高压共轨燃油喷射系统及其匹配的电控燃油喷嘴为对象,建立了柴油高压喷嘴空穴流动的非稳态计算模型。采用高压共轨燃油系统平台试验结合AMESim模拟的方法,对柴油高压喷嘴的空穴流动进行研究。研究结果表明:该方法可以较准确地确定燃油喷射过程中喷嘴内部的压力波动;电磁阀脉宽、喷孔数、喷射压力和喷孔直径对燃油喷射过程的影响较显著,喷孔夹角和长径比的影响较小;为了满足匹配发动机的功率需求,当喷孔直径为0.36mm时,喷孔数应为9～10,当喷孔数为8时,喷孔直径应为0.38～0.40mm。     

汽油机缸内直喷喷嘴结构参数对雾化特性的影响研究

为了改进缸内直喷汽油机用电磁涡旋式喷嘴的喷雾特性,对喷嘴孔径、螺线管电阻和涡旋片等结构参数进行了优化设计,并在喷雾试验台上对燃油质量流量、喷雾发展过程、喷雾锥角、喷雾贯穿距、针阀延迟和喷雾粒径分布进行了试验验证。结果表明:优化设计后的喷嘴的质量流率大于原商用喷嘴的质量流率,而质量流率的线性度接近原商用喷嘴。在相同喷射时间5ms及喷油压力9.5MPa下,当喷嘴孔径由0.55mm增大为0.70mm时,喷雾发展过程较为快速,燃油流量增加约56%,喷雾锥角增加10°,但喷雾不稳定性也随之提高,雾化粒径增大。不同喷油压力下的喷雾锥角变化较大,靠近喷嘴的喷雾轮廓与孔口设计有关。喷油压力增大时,其质量流率会随之增大,雾化粒径分布在10μm～20μm范围内的喷雾液滴体积分数也会随之上升,从而提高雾化程度。     

柴油雾化特性的定量研究

采用激光衍射技术对不同启喷压力和孔径喷嘴的燃油雾化情况进行了定量研究,并对相关粒径分布进行了分析,给出了两者对燃油雾化各项指标的影响程度。结果表明,燃油雾化后,油滴的尺寸数目和体积分布曲线都呈双峰趋。启喷压力的提高和喷孔直径的减小都能促使雾化质量变好,索特平均直径D32降低,但降低的幅度并不相同。     

基于三维PDPA的旋流式GDI喷油器喷雾特性

搭建了一套基于三维相位多普勒测试技术(PDPA)的开放式喷雾试验台,对旋流式汽油缸内直喷(GDI)喷油器的喷雾特性进行了研究.对不同时刻横、纵两个截面上喷雾的流动状态和粒径分布进行了耦合分析.结果表明:在喷雾充分发展阶段,喷雾内部近喷嘴区域发生空气卷吸,粒径较小的油滴以20,m/s左右的速度朝喷嘴运动;受空气卷吸的影响,喷雾方向在距喷嘴为10,mm附近发生明显偏转,下游的喷雾锥角减小.喷雾充分发展阶段,在距喷嘴为10,mm的横截面上半径r=2,mm附近,油滴以较低的速度沿法向向外运动;随着半径增大,油滴运动方向逐渐转变为切向.喷雾轴线附近索特平均粒径(SMD)较低,为10~15,μm,随着测量点向外移动,SMD呈现先增大后减小的趋势,最大值约为25,μm.     

气泡喷嘴下游雾化与流场特性的研究

本文用激光粒子动态分析仪（ＰＤＡ）测量了水平喷射的气泡雾化喷嘴下游不同截面上的雾化液滴平均直径和速度分布，用水在常温，常压下进行试验，液体的喷射压力变化范围为１５０～５５０ｋＰａ；气液比的变化范围为０～０．１２。研究了随着喷射距离的增大，气泡喷嘴的雾化与流场特性的变化规律，试验结果表明，沿着喷射方向，与喷孔一定距离内，气泡喷嘴的液雾存在明显的扩散过程，气泡喷嘴的喷雾速度呈典型的抛物状分布，在喷雾轴     

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。     

喷孔结构对多孔GDI喷油器喷雾特性的影响

喷孔结构直接决定多孔非对称缸内直喷汽油(GDI)喷油器的孔内流动状态,进而影响GDI喷油器的雾化特性.建立了不同喷孔内圆倒角、喷孔长径比和喷孔锥角等几何参数模型,并结合CFD仿真、高速摄影和激光测量技术对不同喷孔参数的空穴现象、喷雾形态、贯穿距离和索特平均直径的概率密度等进行了研究.结果表明:喷孔内圆倒角有利于减弱空穴现象,增加贯穿距离,但油雾的索特平均直径增大;喷孔长径比对于空穴现象的影响不明显,对贯穿距离和平均索特粒径的影响并不遵循线性规律;喷孔锥角对空穴现象的影响较小,喷雾贯穿距离随着喷孔锥角的增加而减小,但每一束油束锥角变大,喷雾范围扩大,雾化质量提高.     

喷嘴安装角对横向气流中雾化液滴粒径影响的研究

建立了旋流喷嘴雾化的数值计算模型,将计算结果与静止大气环境下液滴粒径的试验数据进行了对比,证明该数值计算模型的准确性.利用数值计算方法,研究了旋流喷嘴在不同安装角下,喷雾进入横向气流场后液滴Sauter直径(SMD)的变化规律,给出了喷嘴出口下游矩形管道中不同截面上雾化液滴粒径的分布情况.结果表明:对于压力旋流喷嘴,安装角与液滴统计粒径呈多值关系;随着喷嘴安装角的增大,液滴粒径的分布变宽.     

基于数值模拟的汽油机喷嘴结构优化CFD分析

以5WY-2817A汽油机喷嘴为研究对象,旨在提高该汽油机喷嘴流动特性,利用UG软件对喷嘴进行实体建模,通过喷雾稳态试验对模拟计算提供边界条件。利用AVL-FIRE软件进行喷嘴稳流三维数值计算,研究了不同压力室高度、喷孔分布直径和阀座锥角对喷孔处压力与速度的影响关系。研究结果表明,压力室高度0.2mm,喷孔分布直径1.4mm,阀座锥角43°时喷孔处燃油流动特性最佳。该结构优化可作为改善喷嘴雾化性能的最佳方案。     

液态LPG燃料喷射过程的数值解析及可视化试验

对原通用FIRE CFD软件中的喷雾模型进行了修正、在蒸发方程中增加了由于燃料过热度而引起的蒸发量变化的项之后,将喷嘴内部流动过程的解析获得的喷孔出口的实际流通截面积、压力、流速作为计算的初始条件,数值解析了液态LPG的喷雾发展过程以及在进气歧管模型内的反射过程.并且与光学纹影试验结果进行了比较,验证r解析方法的可行性.在这个基础上,进一步考察了不同喷射压力时的LPG喷雾贯穿距离和索特平均直径(SMD),在减压沸腾现象发生时,离开喷孔出口的液滴的索特平均直径(SMD)迅速地减小.当把电控汽油机直接改装成液态LPG喷射发动机时,应考虑反射的LPG-空气混合气到达进气歧管入口可能引起的各缸间吸气干涉的问题.     

生物柴油自由喷雾的试验研究

采用相位多普勒分析仪对生物柴油自由喷雾雾化过程进行了试验,分析了生物柴油喷射的轴向和径向索特平均直径和喷雾粒子的速度变化过程.结果表明:生物柴油喷雾的轴向索特平均直径随着启喷压力的升高而下降,径向索特平均直径沿着径向而递减,喷雾粒子的速度随着距喷孔距离的增加而减小.     

压力式喷嘴雾化性能的试验研究

利用单相喷嘴雾化测试系统对压力式喷嘴的雾化特性进行试验研究。采用高速动态摄像仪与扇形排状量筒结合计算机图像处理技术对液滴粒径分布、径向喷淋密度分布和雾化角等进行了测量和数据处理,得到喷嘴的雾化压力与雾化液滴粒径、径向喷淋密度分布及雾化角之间的关系。对于HHSJ-90210异型雾化喷嘴,当压力范围为0.05～0.5MPa时,雾化液滴的SMD平均粒径范围为0.831～1.621mm,条件雾化角为70.4°～91.2°;对于内螺纹喷嘴,当压力范围为0.07～0.52MPa时,雾化液滴的SMD平均粒径范围为2.23～3.52mm,条件雾化角范围在64.5°～78.5°。研究结果可为湿法烟气脱硫技术中此类型压力式喷嘴的选型提供科学依据。     

hyd型低压除尘喷嘴雾化特性的实验研究

针对细微颗粒粉尘的治理问题,设计出模拟湿式除尘系统的实验平台,采用清水作为雾化介质,研究了hyd型低压精细雾化除尘喷嘴在孔径为0.4、0.5和0.8 mm时,不同雾化压力参数下流量、雾化角、雾化粒径等雾化特性。采用容积法测量喷嘴流量特性,基于Matlab和Scope Photo软件分析得出喷嘴孔径为0.4、0.5和0.8 mm时雾化角、雾化粒径大小及分布。绘制出雾化特性与压力的关系曲线,并通过Matlab软件对曲线进行拟合得出雾化压力与流量、雾化角和粒径的关系式。结果表明:雾化流量、雾化角与雾化压力成正相关,雾化粒径与雾化压力成反相关;流量特性和雾化粒径受喷嘴孔径的影响较大,孔径越大雾化角受压力的影响减小;实验结果为研究水雾在粉尘治理中的应用提供指导作用。