闪急沸腾喷雾规律的试验研究

本文通过采用特殊的高温、高压喷雾罐,可从三个垂直方向的石英玻璃窗口,用高速摄影记录喷雾发展的全过程,探索了各种不同燃料和在不同条件下对闪急沸腾喷雾规律的影响,并在实机做了试验。     

基于喷雾可视化装置的碰撞喷雾研究

设计了一套由定容室、供油系统、控制系统、图像采集及处理系统组成的定容弹喷雾可视化试验系统.利用系统对不同背压下,带有中央凸台的TR燃烧室的碰撞喷雾分布特性进行高速摄影研究.通过分析喷雾照片可知随着背压增加,油束的贯穿距减小,喷雾分布的扩散度提高,喷雾锥角增大,碰壁后喷雾空间分布更加均匀,观察结果与理论分析相一致.试验结果表明:系统具有成相清晰、可靠性高、结构简单、成本低廉、操作方便、使用灵活等特点.     

二甲醚闪急沸腾喷雾的实验研究

采用高速摄像技术在常温常压状态下对二甲醚闪急沸腾喷雾过程进行了观察,研究了启喷压力和喷孔直径对喷雾形态发展过程、喷雾贯穿距和喷雾锥角的影响。实验结果表明,喷嘴启喷压力越大,涡环形成时间越晚,喷雾锥角越小,喷雾贯穿距越大;喷孔直径越小,涡环形成时间越晚,喷雾锥角越小。喷孔直径对喷雾贯穿距的影响则比较复杂,在喷雾前期,喷孔直径越小,喷雾贯穿距越大,但在喷雾后期,情况正好相反。     

闪急沸腾喷雾速度场的LDA研究

为探索代用燃料液化石油气LPG和二甲醚DME的喷雾机理,采用LDA技术测量了喷雾粒子的速度分布。为安全起见,用制冷剂R12作试验液体,它与LPG和DME有相似的物理特性。为做比较,在相同试验条件下对传统柴油喷雾进行了测量。考察了喷雾模式对速度分布的影响。结果表明,R12喷雾的速度分布比传统柴油喷雾均匀得多,前者的平均径向速度远大于后者。这被认为归因于闪急沸腾大大改善了雾化和液气混合。     

乙醇汽油沉积物生成与喷雾特性试验研究

为研究乙醇汽油在缸内直喷汽油机中的积碳生成问题及喷雾特性,选取5孔直喷喷嘴为研究对象,通过试验模拟缸内积碳生成环境,制备得到积碳喷油器。基于高速摄像技术和定容弹,对未积碳喷油器和积碳喷油器进行喷雾试验,得到5孔直喷喷嘴的喷雾图像,利用MATLAB程序对喷雾图像进行可视化处理。针对喷雾中可能出现的闪急沸腾现象,研究燃料温度与背景压力对乙醇汽油喷雾闪沸的影响,结果表明:乙醇汽油的使用会加重直喷喷嘴的积碳问题,导致喷嘴的喷油量减小,雾化质量恶化。     

DME闪急沸腾喷雾特性的试验与数值模拟研究

在压力定容室内,利用数字粒子图像速度场仪(DPIV)对二甲醚(DME)闪急沸腾喷雾特性,以及DME和柴油的常规喷雾特性开展了试验研究;建立了适用于DME闪急沸腾喷雾的宏观现象学模型,并将该模型与KIVA程序相耦合,藉此对DME闪急沸腾喷雾特性进行了数值模拟.研究结果表明:与柴油常规喷雾相比,DME闪急沸腾喷雾贯穿距较短,但喷雾锥角较大;喷雾初始段的计算值与试验测量值吻合较好,但喷雾后期的吻合程度稍差.计算研究表明:DME闪急沸腾喷雾体前端两侧存在着明显的涡环结构,喷雾场中DME的气相浓度大幅度高于柴油喷雾的气相浓度,且其索特平均直径(SMD)比柴油小得多.     

闪急沸腾喷雾场粒度分布规律及燃烧特性的研究

用激光全息术对闪急沸腾喷雾场的粒度分布进行了测量研究。结果表明,与常温喷雾相比,闪急沸腾喷雾具有粒子平均直径小,轴向、径向分布均匀等特点。在一台单缸机上,采用闪急沸腾喷雾方式进行了燃用柴油和煤化油的试验研究。与常温喷雾相比,闪急沸腾喷雾燃烧方式可大大降低柴油机的碳烟和油耗率。用这种燃烧方式燃用煤化油的结果表明,闪急沸腾喷雾燃烧方式在柴油机燃用低十六烷值燃油方面具有巨大的潜力。     

柴油乳化液喷雾闪急沸腾与微爆现象的激光阴影试验研究(英文)

在常压定容室内,应用ND:YAG激光阴影法、高分辨率CCD照相机和粒径分析软件,对不同含水量的柴油乳化液雾油滴的闪急沸腾与微爆现象以及油滴粒径分布进行了试验测量与变参数对比分析,探讨了在130℃温度条件下,乳化油含水量对乳化油喷雾液滴闪急沸腾和微爆的影响,揭示了微爆效应在喷雾雾化和液滴碎化中的作用机理.试验结果表明,包覆于油中的水相颗粒受热闪急沸腾所形成的高压蒸气团冲破无水边界层是导致油滴发生微爆和进一步破碎分裂的首要原因;微爆现象随乳化油含水量的增高而趋强;喷雾索特平均直径(SMD)的细化率随乳化油含水量和喷雾贯穿距的增加而增大,且乳化油含水量对喷雾SMD细化率的影响程度也随喷雾贯穿距的增加更加显著.     

燃油喷射系统参数对二甲醚闪急沸腾喷雾的影响

在环境温度293 K、环境压力0.1 MPa条件下,采用数字粒子图像速度场仪(DPIV)研究了喷嘴开启压力、喷孔直径对二甲醚(DME)闪急沸腾喷雾和柴油喷雾的影响。研究结果表明:与柴油喷雾相比,DME闪急沸腾喷雾具有较大的喷雾锥角、喷雾面积和较小的喷雾贯穿距;这3个参数均随喷嘴开启压力的提高而增大;当喷孔直径增大时,喷雾锥角和喷雾面积随之增加,而喷雾贯穿距可能增大也可能减小。     

二甲醚在发动机气缸内喷雾燃烧过程的实验研究

在可视化光学发动机上进行了二甲醚(DME)喷雾燃烧过程的试验，应用高速数字摄像机拍摄了柴油和二甲醚缸内喷雾燃烧过程，并应用计算机高速采集系统同步测量了缸内压力．高速摄影照片表明，二甲醚一离开喷嘴就迅速蒸发，可以明显看到缸内气流运动对油速“核心”的吹散作用，并造成二甲醚的碰壁油量较柴油的少．和柴油相比，二甲醚着火滞燃期短，着火位置更靠近燃烧室壁面，着火面大，燃烧初期火焰发展迅速．二甲醚压升滞燃期比发火滞燃期明显减小，而柴油两者几乎相等．在相同热值燃料条件下，发动机燃用柴油和二甲醚时，缸内最大爆发压力、燃烧放热率和平均指示压力几乎一样．高速摄影很难拍摄到二甲醚燃烧初期和后期的火焰照片．研究结果还表明，较小的涡流比有利于提高二甲醚发动机的性能。     

直喷式增压柴油机燃烧过程可视化研究

介绍采用高速摄影技术研究直喷式增压柴油机的燃烧过程，研究工作在单缺柴油机上进行。研究结果表明，进气增压改善了上柴油机燃烧过程；促进了燃油和空气的混合，增加了燃油束向燃烧室中心的扩展区域，壁面附近燃油堆积量减小；缩短了着火延迟期，增加了扩散燃烧的比例，火焰扩展速度降低；改善了燃烧室内的燃烧条件，抑制了燃烧火焰向活塞顶部外溢。     

溶有CO_2燃油的闪急沸腾喷射过程研究

采用高速摄影技术在一个定容容器内 ,对溶有 CO2 的燃油在常温常压、常温高压、高温高压 3种环境条件下的喷射过程进行了观察和测量研究。发现对溶有 CO2 的燃油喷射 ,喷雾特性的主要影响因素是环境温度和压力 ,在常温常压、高温高压 2种环境条件下 ,溶气燃油发生闪急沸腾 ,喷雾初始锥角大 ,最大喷雾宽度大 ,大大地促进了燃油的雾化。并对溶有 CO2 燃油的喷射过程机理进行了探讨     

DME闪急沸腾喷雾结构及其发展过程

在环境温度为293 K、压力为0.1 MPa条件下,采用数字粒子图像速度场仪研究了单孔直喷式柴油喷嘴形成的二甲醚(DME)闪急沸腾喷雾的结构及发展过程.为得到喷雾图像,采用Nd:YAG激光光片将喷雾照亮.喷雾图像采用高分辨率的CCD照相机来记录,通过图像采集卡传输到计算机硬盘进行保存.结果表明,DME闪急沸腾喷雾由初始核区、闪急沸腾主体区和涡环形成区3部分组成;根据涡环结构的形成与发展变化,可将DME闪急沸腾喷雾扩展过程分为涡环结构形成、涡环结构发展与变形、涡环结构破碎和闪急沸腾喷雾充分发展4个阶段.     

生物柴油自由喷雾特性的数值模拟和试验研究

运用三维CFD软件,建立了生物柴油和柴油自由喷雾的计算模型,计算了两种燃料自由喷雾的贯穿距离和液滴的索特平均直径,模拟了喷雾的发展历程;利用高速摄影装置,拍摄了两种燃料自由喷雾历程的照片.对两种燃料的喷雾特性进行了比较分析,对喷雾特性差异的成因进行了探讨.研究结果表明:模拟计算与高速摄影试验结果基本一致;生物柴油喷雾的贯穿距离和索特平均直径均较柴油的大,喷雾锥角较柴油的小;燃料的密度、粘度和挥发性的差别是导致喷雾特性差异的主要因素.     

船用电控喷油器喷雾宏观特性研究

利用定容弹及高速摄影,采用阴影法拍摄了喷雾图像,研究了喷射压力、环境气体密度对喷雾贯穿距及雾化锥角的影响。试验结果表明:随着喷射压力增大,喷雾贯穿距增大,雾化锥角变化不明显;随着环境气体密度的增大,喷雾贯穿距减小,雾化锥角增大。     

二甲醚射流雾化的不稳定性研究

利用线形稳定性理论,推导出可用来描述粘性射流表面扰动发展所满足的色散方程,并进行了无量纲化处理,利用该色散方程对二甲醚射流在正常条件和闪急沸腾条件下的不稳定性进行了研究.结果表明,在正常喷射条件下,提高射流速度和减小液体粘度可促进二甲醚射流的雾化效果,而表面张力和环境气体密度对射流不稳定性的影响则相对复杂;在闪急沸腾喷射条件下,闪急沸腾效应越明显,二甲醚射流越不稳定.     

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.     

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。     

闪急沸腾条件下的二甲醚气爆雾化理论研究

为深入研究气泡微爆对燃油雾化的影响,利用线形稳定性理论推导了可描述气泡生长过程中的不稳定扰动所需要满足的色散方程,并对该方程进行了无量纲化处理,以此对二甲醚气泡生长的不稳定性进行了研究,建立了新的油滴破碎准则。研究结果表明:气泡Weber数和气泡的体积分数越大,气泡越不稳定;油滴破碎时间随气泡生长速度的增大或者初始油滴/气泡半径比的减小而缩短。