燃油喷嘴结构参数对空化性能的影响研究

柴油机喷嘴内的空化对柴油机的性能会产生严重影响,一方面它能促进燃油的雾化,使得燃油在发动机内部能高效、充分的燃烧,降低了积炭产生的可能;另一方面空化能引起喷嘴内部的空蚀磨损,从而影响喷嘴的使用寿命与性能。本文通过计算流体力学,采用VOF模型加空化模型研究喷嘴的结构参数对空化性能的影响。采用无量纲量的方法,对气液进口夹角比、气液进口长度比,气液进口直径比三个无量纲量进行分析。为以后研究气液两相燃油喷嘴燃油雾化特性提供理论基础。     

基于超声雾化的柴油/汽油混合燃料液滴群燃烧特性

利用超声雾化多液滴制备系统,制成了柴油/汽油混合燃料多液滴群,其中液滴直径、液滴浓度、液滴速度等参数均可独立调节,以模拟内燃机缸内喷雾的实际流动及其与空气的混合状态。将该多液滴群引入可控活化热氛围燃烧器中,并对其稳定燃烧后的燃烧特性进行了研究。结果表明:改变混合燃料掺混比、燃料进给速度、空气流量等参数后,多液滴群自燃火焰形状随之发生显著改变,随着燃料中柴油所占比例的增大,火焰起升高度增加,火焰宽度减小;燃料进给速度和空气流量的改变,影响了混合燃料的燃空当量比及中央射流出口速度,进而影响到燃料的燃烧特性。     

生物燃油燃烧机的设计及实验研究

从工业用生物燃油燃烧机的机理、基本结构、燃油供给系统、雾化喷嘴、雾化角、配风系统以及点火装置等方面对工业用生物燃油燃烧机进行了计算和设计。利用FLUENT流体力学软件分别从生物燃油的雾化和燃烧效果对所设计的燃烧机进行了仿真实验。结果表明:所设计的生物燃油燃烧机能够满足一般工业的用热需求。     

水平板上固着碳纳米管燃油液滴的蒸发特性

以正十四烷（C14）为基液,表面活性剂溴化十六烷三甲基铵（CTAB）为助溶剂,采用两步法配制分别含有20、50 nm碳纳米管（CNT）的纳米燃油. 分析比较基液燃油与纳米燃油的黏度特性,采用接触角测量仪记录燃油液滴在加热平板上的蒸发变形,探究不同粒径及质量浓度的CNT对正十四烷燃油液滴蒸发特性的影响. 研究表明,纳米粒子的加入增加了基液的黏度,并且黏度随着纳米粒子质量浓度增大或粒径减小而增加. CNT纳米燃油液滴蒸发过程符合部分润湿状态下单组分液滴蒸发的一般规律. 在液滴蒸发定接触线阶段,纳米燃油导热系数增强,液滴从外界吸收的热量加快向液体内部传递,延滞了液滴边缘处（三相线处）液体分子的挥发. 纳米粒子在液滴边缘处沉积,阻滞了接触线向内收缩,增加了液滴在定接触线阶段蒸发的持续时间,纳米燃油在此阶段的蒸发速率比基液燃油低,且蒸发速率的差异随燃油中纳米粒子数量的增多而加大. 在定接触角与混合蒸发阶段,“自销钉”效应阻滞接触线收缩,液滴与底板的接触面积较大,液滴中纳米粒子质量浓度的增加使液滴吸收更多的热量,在后2个蒸发阶段,纳米燃油的蒸发速率明显加快,大于基液燃油的蒸发速率. 在整个蒸发过程中,纳米燃油的平均蒸发速率高于基液燃油.     

燃油横焰玻璃熔窑火焰空间的三维数值模拟

掌握燃油玻璃熔窑火焰空间的温度场、流场分布，对重油燃烧合理组织、设计新熔窑、优化熔窑运行参数、达到玻璃生产优质高产低耗具有重要意义，以计算燃烧学和计算传热学基本理论为基础，建立了燃油玻璃熔窑火焰空间燃烧过程三维数学模型，包括雾化油滴燃烧的轨道模型和气相流动与传热模型，在模型上研究了日产400t燃油浮衍玻璃熔窑火焰空间的流场和温度场分布 ；研究了胸墙高度改变对温度场和流场的影响。 模拟结果表明火焰高温区、温度最高处、双热点位置等与原设计温度制度吻合，降低胸墙高度会使温度有所提高，各小炉中心线截面靠近窑顶位置纵向回流出现较早，不利于火焰伸展，会影响窑顶使用寿命。该模型具有改变参数容易，不受环境影响，具有相当通用性，有较大的实用意义。     

基于AVL FIRE柴油机燃用生物柴油的数值模拟

利用AVL FIRE软件对JX493ZLQ3柴油机燃用柴油、B20、B50、B100的喷雾特性和燃烧特性进行数值模拟。模拟结果表明:生物柴油的雾化效果较差,并且生物柴油的高十六烷值、低热值较小等原因,其压力升高率要比较平缓,可以使柴油机工作更柔和,噪音也有所下降,并且生物柴油含氧,可以改善燃烧,但在生物柴油掺混量较高时,动力性有所下降。而在柴油中掺混少量生物柴油对柴油机的动力性及经济性都有所帮助。更多还原     

柴油机燃用乳化柴油节油特性试验研究

笔者在Ｆｒｏｕｄｅ水力测功器发动机试验台架上，借助于微机处理系统对ＦｏｒｄＩｎｌｉｎｅＯＨＶ柴油机燃用含水量１０％容积比的乳化柴油与纯柴油进行了对比试验，并通过理论分析，揭示了柴油机燃用乳化柴油的燃烧特性和节油机理。试验结果表明，柴油机燃用乳化柴油能降低燃油消耗率。     

半干法压力旋流式喷嘴雾化性能数值模拟

对压力旋流式脱硫雾化喷嘴雾化特性进行了数值模拟研究,分析了各因素对雾化液滴粒径的影响,得到了喷嘴下游流场内液滴粒径和速度空间分布.计算结果表明:雾化液滴粒径与雾化压力和喷嘴直径成正比,与雾化介质黏度和表面张力成反比;液滴速度沿轴向方向急剧衰减,在距喷嘴200mm处几乎不发生变化,而在径向方向上呈中心低,边缘高的分布;在破碎和聚合的作用下,液滴粒径沿轴向方向呈先减小、后增加的趋势,大颗粒主要集中在雾炬外围.试验结果与计算值基本吻合.     

电控单体泵燃用生物柴油嘴端压力波动仿真分析

为研究电控单体泵燃用不同配比生物柴油对喷嘴端压力波动影响,利用GT-Suite软件搭建电控单体泵喷射系统计算模型,验证了模型的准确性.通过研究不同高压油管长度与不同油管直径的结构参数改变对喷嘴端压力的影响,研究结果表明:高压油管直径为2 mm,高压油管长度为500 mm,采用B5生物柴油电控单体泵系统嘴端压力波动较小,稳定性能最佳.该研究可为电控单体泵系统燃用生物柴油对喷嘴端压力波动影响提供参考.     

喷雾条件对船用脱硫塔流场影响的数值模拟

为了研究喷雾条件对船舶尾气脱硫塔内三维流场的影响规律,建立了有效的脱硫塔三维仿真模型。对洗涤塔内液滴的蒸发和流动特性进行模拟,重点研究了喷雾的锥角、喷雾温度和喷嘴的分布位置对雾化液滴粒径、塔内流场、温度场以及液滴雾化蒸发的影响。结果表明:喷雾的锥角较大时,喷雾区较薄,烟气穿透喷淋层的阻力较小,容易穿透喷雾区。喷淋温度高时液滴在塔内蒸发加快,液滴在洗涤塔内分布变差。较高的喷淋温度使洗涤塔内反应温度升高,会抑制SO_2的物理吸收。改进喷嘴布置和喷嘴位置,使流场尽量均匀,保持塔内单位体积内的持液量,可以使脱硫率提高。     

船用柴油机燃用生物柴油排放与消烟机理

为研究普通柴油掺混生物柴油后对船用柴油机排放特性的影响,将餐饮废油制生物柴油与普通柴油以10∶90体积比混合。结合船用柴油机台架试验与排放物测试分析,探究燃用小比例生物柴油混合燃料后,船用柴油机气态污染物与颗粒物质的排放特性,以此阐明生物柴油排放相关性变化与消烟机理。试验结果表明:掺混生物柴油后,由于生物柴油高的含氧量,气态排放物中一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO_2)、碳氢化合物(THC)均有所下降,可有效改善柴油机有害气体的排放。同时,生物柴油中较少的芳香烃含量可减少燃烧产物中芳烃前驱物,从而抑制颗粒的形成,减少颗粒物质(PM)排放及降低颗粒物质数量(PN)。但过快的燃烧速率会减小火焰的辐射损耗同时提高缸内温度,因此促进了NO_x的生成。为促进餐厨废弃油污治理和交通运输行业节能减排提供参考。     

柴油掺烧地沟油的台架性能试验分析简

对发动机燃用地沟油生物柴油与石化柴油不同掺烧比的混合燃油时的性能进行了试验,分析了发动机在燃烧以不同掺烧比混合燃油时的动力性、燃油经济性和排放特性。结果表明：掺烧后发动机功率基本不变,油耗略有降低,排放的CO、CH化合物略有增加,NOx变化不明显,碳烟有所降低。     

基于P_n近似方法的消防水幕辐射传输模拟分析

水幕系统对火焰辐射衰减问题包含了气体、水滴粒子、不完全燃烧产生的炭黑粒子等吸收、散射以及液滴蒸发吸热等过程。针对此问题,本文首先采用Mie散射理论与有效介质理论相结合,建立了水滴粒子以及炭黑掺杂混合液滴的吸收散射特性参数计算模型;在此基础上,考虑燃气辐射吸收作用,采用球谐函数法构造了多层半透明水幕介质的辐射传输计算模型。利用该模型分析了载液量、液滴粒径、水滴蒸发、粒子混合等因素对辐射衰减能力的影响。     

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。     

直喷式柴油机燃油喷注的非定常模拟计算与试验研究

本文根据燃油喷注中油粒与气体的动量交换原理建立了一个燃油喷注的非定常模型。利用此模型可以对瞬变的喷射压力曲线和喷嘴有效流通截面积曲线计算出相应的喷注特性参数。文中后一部份将此模拟计算方法应用于6135Q型车用柴油机的燃油喷射系统,并进行了试验对比,结果表明:计算值与实测值相当一致。     

二甲醚柴油缸内温度场数值模拟研究

在K IVA源程序中向燃料库添加液态DME的各种物性参数数据模块,建立二甲醚燃料库,针对二甲醚燃料建立油束模型和燃烧模型,并把这些数学模型耦合入K IVA后形成子程序,并建立二甲醚燃烧数值仿真计算平台.利用建立的平台计算二甲醚柴油缸内燃烧温度场.得出:仿真结果与试验结果相同,所建立的二甲醚燃烧过程数值模拟平台是有一定的实用性.研究结果表明:燃用二甲醚的发动机相对于燃用柴油的发动机的燃烧时刻相对提前,对应不同时刻的二甲醚发动机缸内最高温度均小于柴油发动机,且高温分布范围较小,这将抑制NOx的生成.     

环境条件对离心式喷嘴雾化性能的影响

以离心式压力雾化喷嘴为研究对象，对不同环境条件下喷嘴雾化特性的影响进行了数值模拟研究，获得了不同环境压力和环境温度对油膜厚度和雾化锥角等雾化特性参数的影响规律。利用FLUENT软件，在喷油压力4.0 MPa、燃油温度100 ℃的条件下，对环境压力由0.1 MPa升至3.0 MPa、环境温度由-50 ℃升至400 ℃过程中的燃油雾化特性进行了数值计算。结果表明，当环境压力一定时，环境温度增加，气体密度减小，燃油蒸发作用加剧，气相燃油比例增大，雾化效果增强；当环境温度一定时，环境压力增加，气体密度增大，油膜厚度增大，液相燃油比例增大，不利于燃油雾化。     

直喷柴油机燃用大豆油甲酯生物柴油的排放和燃烧特性

针对一台增压中冷直喷柴油机,在发动机的结构和参数不作变动和调整的条件下,研究了B0、B10、B20和B30四种不同低十六烷值大豆油甲酯生物柴油体积分数的混合燃料对发动机排放和燃烧特性的影响。研究结果表明,随着燃料中生物柴油含量的增加,发动机的动力性逐渐降低,使用B10时动力性变化不大,额定功率只下降1.2%;燃油消耗逐渐增加;CO、HC和碳烟排放降低,NOx排放增加,但增加的幅度较小;发动机缸内最高燃烧压力和放热率峰值逐渐降低,与其对应的相位逐渐推后,燃烧始点和燃烧终点逐渐延迟,滞燃期和燃烧持续期逐渐延长。     

主预喷间隔对2-甲基呋喃/柴油RCCI燃烧的影响

基于光学发动机试验台架，结合缸内燃烧分析技术与高速摄影技术，探究在2-甲基呋喃（MF）占单次循环喷油量总热值50%的条件下，预喷和主喷2次喷油策略对MF/柴油反应性控制压缩点火（RCCI）的燃烧特性与碳烟排放的影响.结果表明：当主预喷间隔（主预喷之间的曲轴转角）小于40°时，随着预喷时刻的提前，预喷柴油与MF混合更均匀，低温放热不再局限于气缸中心，且主喷柴油雾化蒸发更好；混合气均匀使火焰由扩散燃烧主导向预混与扩散燃烧并存转变，燃烧更充分，速率更快；燃烧室内KL因子大于1.5的高碳烟区域减少，碳烟生成速率与产量明显降低.主喷时刻对燃烧初期火焰发展影响较大，随着主喷时刻向上止点推迟，滞燃期与燃烧持期缩短，燃烧相位推迟，燃烧前期低温放热增多，火焰发展速度变慢，后期碳烟生成增多.     

湿式静电除尘器喷嘴特性

为优化湿式静电除尘器清灰特性,研究喷嘴特性.采用相位多普勒粒子分析仪(PDA),研究单喷嘴、双喷嘴同轴侧向撞击及喷嘴与壁面碰撞后的雾化特性,实验数据表明液滴撞壁后形态主要由液滴自身动能、液滴表面张力和黏度决定,由韦伯数描述.距离喷嘴位置越远,喷嘴雾化角越大,索特尔平均粒径(SMD)波动越小,韦伯数分布越均匀,液膜均布性越好.在此基础上,对喷嘴布置方式与液膜均布性关系做进一步分析,得到喷淋管间距越大,喷嘴角度越大,极板上水膜更加均匀,该实验结果与喷嘴特性实验相符.