柴油喷雾内部动量分布特性测试技术及分析

为探究柴油机燃油喷雾内部动量分布的演化形式及结构特征,本文提出一种喷雾局部动量测试方法。根据动量定理,采用力传感器并设计了喷雾内部动量筛选装置,对一只单孔喷油器进行测试研究。结果表明:伞型燃油过滤装置可以摆脱传感器固有体积的约束,实现喷雾内部局部动量的高空间分辨率测试,采用圆台型测试挡板可以缩短喷雾近场区域的测试盲区,提高量程。在喷雾核心区,随着测试距离y的增加,喷雾动量呈现非线性的减小趋势,喷油压力越大动量的衰减速度越快;在核心区域以外动量随着y的增加呈现先增加后减小的趋势,拐点出现位置随着喷射压力的提高向喷孔处靠近。因此增加喷油压力可以有效促进喷雾近场区域的燃油雾化速度,提高喷雾的总体雾化程度。     

闪蒸喷雾的试验研究

采用照相和PDA测量技术研究了水闪蒸喷雾过程中，压力、温度对喷雾特性--雾束形状、液滴平均直径和液滴流速的影响，并通过试验数据的拟合，推测了闪蒸喷雾时液滴平均直径与汽泡生长动力学参数的关系。结果表明：在本试验条件下，闪蒸喷雾雾束形状与压力雾化时有明显的不同；当水温达到饱和温度时，雾束剧烈抖动，极不稳定；当水箱水温小于喷嘴出口处饱和温度时，相同的水箱温度下，喷射压力小时，液滴算术平均直径小，当水箱水温大于喷嘴出口处饱和温度时，则反之。对液滴平均直径D10和D32的试验结果进行拟合，残差最小的是二次多项式，其次是指数函数和幂函数。     

纳米异质粒子对燃油射流喷雾特性的影响

选用平均粒径为20 nm的CeO₂纳米粒子,以油酸为表面活性剂,采用两步法配制质量浓度分别为50与100 mg/L的纳米燃油,分别称为Ce50和Ce100燃油;测量柴油和纳米燃油的密度、黏度和表面张力等基础物性参数;在高压共轨喷雾试验台上拍摄燃油射流喷雾发展过程的影像,应用Matlab软件处理影像,得到喷雾贯穿距和喷雾锥角等特性参数. 结果表明：与柴油相比,Ce50和Ce100纳米燃油的黏度分别增加了2.1%与4.7%,密度和表面张力的增加量较小. 在相同喷射压力下的不同喷雾发展时刻,纳米燃油的油束贯穿距大于柴油,喷雾锥角略小于柴油. 在背压为2 MPa、喷射压力分别为80、120和160 MPa时,与柴油相比,Ce50纳米燃油的喷雾贯穿距分别增加了1.4、1.9和2.4 mm,Ce100纳米燃油的贯穿距分别增加了2.9、2.9和3.7 mm. 随着喷射压力的提高,纳米燃油与柴油在喷雾贯穿距和喷雾锥角上的差异增大. 当燃油喷射背压增加时,油束的贯穿距缩短而喷雾锥角增大,不同质量浓度纳米燃油和柴油的贯穿距和喷雾锥角的差异有所减小.     

压力波型态对液滴压电喷射行为影响的数值研究

为了观察压力波形态对液滴压电喷射行为的影响.基于Bogy的压力波传递理论,简化了压电喷射模型,对水滴在不同压力波形态下的压电喷射过程进行了数值仿真,并对水滴的变形过程进行了分析.分别探讨了电压脉冲大小与宽度对水滴喷射行为的影响.结果表明随着电压脉冲大小和宽度的增加,液滴直径增加,而液滴喷射速度先增加后减少.通过合理的控制电压脉冲大小与宽度,可以有效的控制好压电喷射液滴的直径与速度.     

内混式空气雾化喷嘴喷雾性能试验研究

采用激光粒度仪对一种大流量内混式空气雾化喷嘴的雾化性能进行了试验研究。试验主要测量了沿喷嘴出口轴线不同距离、喷雾束不同径向距离以及不同气相压力、液相压力下液滴粒径分布。测量结果表明,喷雾超过一定距离后,液滴索特平均直径(SMD)会随着距离的增大而增加,喷雾束的中心至外围的液滴SMD是逐渐增加的,在一定范围内,气相压力增加可使SMD减小,高于0.5 MPa后,SMD保持稳定,液相压力增加令SMD和水流量都增大。     

针阀运动和油压波动对燃油喷雾特性的影响

针对一多孔喷油器数值模拟研究了喷嘴内针阀运动和油压波动对燃油在孔内流动过程及孔外雾化过程的影响。研究结果表明,引入油压和针阀升程的变化后,喷雾形貌及贯穿距离和锥角等喷雾特征参数均与实验结果更为吻合;而将油压和针阀升程视作恒定时其喷雾贯穿距离在喷射前期明显偏大,喷雾锥角相对较小。故在柴油机模拟计算过程中要充分考虑喷嘴内油压波动和针阀运动等因素对燃油的孔内流动、雾化、混合、燃烧及有害物生成的影响。     

多泵并联尿素喷射系统实验研究

针对大功率柴油机的选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)后处理系统的重要性,本文对多泵并联尿素喷射系统进行实验研究。基于SCR对喷射系统的性能需求,对多泵并联喷射系统的精度进行实验,研究了不同空气压力对多泵并联系统的喷雾特性影响。实验结果表明,多泵并联尿素喷射系统喷射精度高,能满足市场匹配需求,在0.2MPa的气路压力下,喷雾粒径50μm左右,液滴初始速度12m/s。综合喷射精度及喷雾特性,多泵并联时,尿素喷射系统选取合适的空气压力,满足SCR大流量需求的尿素喷射系统。该研究具有一定的实际应用价值。     

射流液滴撞击壁面二次液滴的粒径特性研究

液滴碰撞是液滴动力学研究的基本内容。基于可视化图像技术对射流液滴连续撞击微小固体壁面后形成的二次破碎飞溅液滴的粒径特性进行了实验研究,在低压低射流量的基础上,阐明了射流液滴连续撞击固体壁面破碎飞溅的雾化过程,分析了不同位置和驱动压力对二次破碎飞溅液滴粒径分布特性的影响,结果表明：二次液滴粒径总体而言相对较小,几乎位于100μm以下,且峰值区域基本集中在30～40μm之间,具有较好撞击雾化效应。二次液滴粒径在空间分布上存在差异,并非完全对称于撞击中心分布,水平方向上距离撞击点越远,二次液滴粒径越小;垂直方向上高度越高,粒径越小。随着驱动压力的增大,频率分布峰值的二次液滴粒径变小,二次液滴粒径分布范围变大。     

液滴在高温气流中蒸发混合特性计算分析

针对选择性非催化还原(SNCR)过程中还原剂溶液在炉内的蒸发扩散问题,运用Fluent计算软件模拟液滴在高温气流中蒸发扩散过程.研究涉及到主要参数包括气流流速、气流温度、液滴喷射速度、液滴喷射量以及液滴雾化粒径因素,分析它们对液滴蒸发和扩散规律的影响.以液滴蒸发时间、距离﹑有效区域体积、投影面积为衡量指标,得到液滴蒸发规律.研究表明,气流温度、气流流速和液滴喷射速度的增大都可以加速液滴蒸发,其中气流温度的影响最大,液滴喷射速度次之,气流流速最小.液滴喷射量和液滴雾化粒径的增大都可以使蒸发时间延长.除气流流速外,其他4种变量增大都会使研究区域内混合状况变好.     

共轨式喷油器容积腔压力波动仿真分析

电控喷油器是柴油机共轨系统的核心部件,喷油器容积腔内压力的波动直接影响燃油喷射系统稳定性.研究在对喷油器基本结构和工作原理分析的基础上,运用仿真软件研究容积腔不同容积下其内部压力波动曲线,探讨了喷油器容积腔大小对共轨喷油系统的影响,为共轨喷油器的设计和研发提供依据.