基于Matlab数字图像处理的多片喷雾特性研究

从提高直喷柴油机缸內油气分布均匀性及减少燃油附壁来降低排放的角度出发,开发了利用多孔油嘴喷出的油束近距离撞击导向平面的多片喷雾系统.应用高速摄影对自由喷雾和多片喷雾的喷雾过程进行了试验研究,使用Matlab软件对数字图片进行后处理,测取了投影喷雾贯穿距、喷雾锥角、喷雾面积等宏观喷雾特性参数.试验结果表明:与自由喷雾相比,在相同背压条件下,多片喷雾的投影贯穿距明显缩短,投影喷雾扩散角、投影喷雾面积增大;碰撞后油滴细化,雾化改善,油束液核区减小;多片喷雾具有扩散度高、液核区小、空间分布均匀等特点,有利于缸內均匀混合气的形成.     

基于纹影法的高压柴油喷雾反射激波特性

使用某型柴油机燃烧室的截面拉伸模型,在其内部进行常温下的高压柴油喷射,通过纹影法研究诱导激波撞壁反射之后本身的运动特性以及对喷雾发展造成的影响,并与无燃烧室模型的试验数据对比.结果表明:诱导激波撞壁反射按照时间发展顺序主要分为3个类别;其中第一类反射激波主要影响喷雾横向扩散,会造成喷雾锥角相较于无激波工况减小,并且其抑制效果与喷射压力及背景压力均呈反比,同时,第一类反射激波两翼的运动不对称性也会造成喷雾明显偏离轴心,其偏轴程度与背景压力呈反比,与喷射压力无关.     

乙醇、柴油及其混合燃料的喷雾特性

为了研究乙醇、柴油及其混合燃料的喷雾特性，采用试验和计算的方法获得了乙醇．柴油混合燃料的物性，并将其用于Wave—KH破碎子模型来模拟混合燃料的喷雾过程．模拟结果能够较好地与纹影摄像结果相吻合．研究表明，乙醇及乙醇-柴油混合燃料的喷雾贯穿距小于柴油，喷雾锥角略大于柴油，喷雾形态的分布范围较大，与空气混合更好．     

高压燃油诱导激波对喷雾演化规律的影响

采用纹影法对高压燃油喷射下的诱导激波现象进行可视化试验,结合喷油规律曲线,分析了激波对喷雾演化规律及雾化特性的影响．结果表明：在相同的燃油喷射压力及背景密度条件下,激波的产生和传播对喷雾贯穿距离的发展具有促进作用,但是对喷雾径向发展影响不大．激波对喷雾轴向的促进会进一步增强喷雾对空气的卷吸作用,有助于喷雾的快速雾化．同时,笔者提出了燃油喷射激波角计算的经验公式,实现了燃油喷射过程激波角的预测,预测结果与试验结果吻合较好.     

生物柴油喷雾特性的试验研究

基于高速摄影,采用油泵试验台拍摄了常压下生物柴油和柴油的喷雾图像,并研究了油泵转速、喷孔直径和启喷压力对生物柴油喷雾贯穿距和喷雾锥角等喷雾特性的影响,对燃料特性差异与喷雾特性的影响也进行了分析讨论。结果表明：生物柴油的喷雾特性在规律上与柴油基本一致,但生物柴油的喷雾贯穿距离比柴油大,而喷雾锥角约为柴油的一半。     

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.     

LPG碰壁喷雾的试验及数值模拟研究

基于离散液滴模型(DDM),并结合柴油机实际工作情况,建立了喷雾碰壁的数学模型.将该模型与KIVA程序耦合,对多种形态的喷雾碰壁进行了模拟计算.在压力定容室内,利用PIV高速摄影技术对液化石油气(LPG)和柴油的碰壁喷雾过程进行了试验研究.将模拟与试验结果进行了对比分析,并着重考察了碰壁角度对燃料碰壁过程的影响,获得了LPG喷雾碰壁特性的一般规律.与柴油相比,在同样条件下,LPG能在壁面上溅起较厚的液滴雾层,且溅起的液滴尺寸较小,在壁面上附着的油膜厚度较薄,说明LPG比柴油蒸发速度快,雾化质量好;随着碰壁喷雾倾斜角的增大,2种燃料在碰撞点壁面附近所产生的液滴数显著减少.     

生物柴油喷雾特性试验研究

利用高速摄像装置和台架试验对生物柴油的喷雾特性进行了研究,分析了与生物柴油喷雾特性相关的参数,如喷油器针阀开启时刻、最高喷油压力、喷雾贯穿距离和喷雾锥角等.在与石化柴油对比研究后发现:在相同的试验条件下,生物柴油的喷雾贯穿距离和后期喷雾锥角均大于石化柴油,生物柴油的物性指标造成了喷雾特性上的差异.     

电控汽油机改装LPG发动机试验研究

对Santana2000AJR型电控汽油机改装为LPG/汽油两用燃料发动机进行了试验研究。结果表明:燃用LPG较燃用汽油,最大功率降低6%,最大扭矩降低12%。节能率最大可达9%,污染物排放中HC、NOx和CO最大降低分别为60.9%、70.6%和90%。通过分析比较,提出LPG发动机的改进方法。     

电控汽油机改装LPG发动机试验研究

对Santana2000AJR型电控汽油机改装为IJPG／汽油两用燃料发动机进行了试验研究。结果表明：燃用LPG较燃用汽油,最大功率降低6％,最大扭矩降低12％。节能率最大可达9％,污染物排放中HC、NOx和CO最大降低分别为60．9％、70．6％和90％。通过分析比较,提出LPG发动机的改进方法。     

液化石油气喷雾特性的试验与计算研究

采用高速摄影技术对液化石油气(LPG)喷雾特性进行试验研究,并利用准维气相射流模型模拟计算LPG喷雾的发展过程,计算结果与试验结果吻合较好。研究结果表明:在喷孔直径、背压等参数相同的条件下,LPG喷雾锥角和喷雾轴心浓度的衰减率随启喷压力升高而增大,而启喷压力对喷雾轴心速度的衰减率和喷雾贯穿距离则影响较小;在喷孔直径、启喷压力等参数相同的条件下,喷雾锥角、喷雾轴心速度和浓度的衰减率均随背压的升高而增大,而喷雾贯穿距离则随背压的升高而减小;背压对贯穿距离、喷雾锥角、喷雾轴心速度和浓度衰减率的影响均大于启喷压力。     

车用电控汽油机改装LPG发动机试验研究

对Santana2000AIR型电控汽油机改装为LPG／汽油两用燃料发动机进行了试验研究。结果表明：燃用LPG较燃用汽油最大功率降低6％,最大扭矩降低12％;节能率最大可达9％,污染物排放中HC,NO,和CO最大降低分别为60.9％,70.6％和86.3％。通过分析比较,提出LPG发动机的改进方法。     

LPG点燃式发动机冷起动首循环进气富氧试验研究

基于循环控制,详细研究了LPG点燃式发动机冷起动首循环进气富氧的燃烧及排放特性。试验在一台电控LPG进气喷射单缸风冷四冲程125 mL发动机上进行,采用膜式富氧方法实现富氧进气燃烧。研究表明:当过量空气系数大于0．7时,富氧进气燃烧缸压峰值与空气相比增加不显著,此后随混合气加浓,富氧进气燃烧缸压峰值开始明显大于常规空气进气燃烧;过量空气系数在0．4～0．876时,富氧进气燃烧与常规空气进气燃烧相比,HC排放没有较大降低,在此范围之外,富氧显著降低HC排放;过量空气系数在0．4～0．7,富氧与空气相比CO显著降低;富氧进气燃烧,使得首循环NO排放大幅增加;计算放热率发现,富氧燃烧速度比常规空气进气燃烧更快,放热更集中。     

LPG/柴油双燃料发动机动力性的试验研究

针对LPG／柴油双燃料发动机的动力性进行了研究。与燃用柴油相比，在相同热能消耗的情况下，掺烧液化石油气后，发动机的输出功率会增加，亦即发动机的动力性在掺气后会提高。随着掺比的增加，动力性上升，达到一定掺比时，动力性又开始下降，但仍高于燃用纯柴油时的动力性。试验结果表明，在掺比为20％～30％时，发动机的输出功率最高。     

LPG/柴油双燃料发动机燃烧分析试验

针对LPG/柴油双燃料发动机的燃烧特性进行了研究。在相同的当量小时油耗、相同的转速下,随着海拔高度的增加,双燃料发动机的缸内压力减小,压力升高率降低,放热率降低;随掺比的增加,缸内压力升高,压力升高率增大,放热率升高。     

二甲醚喷雾瞬态速度场的DPIV研究

采用数字粒子图像测速技术(DPIV)对二甲醚(DME)瞬态喷雾的速度场进行了测量,获得了DME瞬态喷雾的内部微细结构、速度矢与涡量分布等信息,并探讨了启喷压力、喷孔直径、环境压力等参数对喷雾速度场的影响规律。试验结果表明:任一喷雾断面的轴向速度以轴心处为最大,向外沿径向逐渐减小,基本呈对称分布;喷雾轴心速度随喷雾贯穿距离的增大而不断减小,且喷孔直径越小、环境压力越大,其轴向速度衰减率越大,而启喷压力对轴向速度衰减率影响不大;启喷压力、喷孔直径、环境压力对喷雾发展的稳定性、液滴尺寸和速度矢的空间分布均匀性,以及喷雾发展的形态等均具较大影响。数据分析发现,DME喷雾断面的速度分布具有自模性,并据此提出了DME喷雾速度的无因次分布数学表达式。