气液两相内混式喷嘴混合室内压力特性的实验研究

在内混式介质雾化喷嘴的设计计算中,有些文献[1]近似将混合室内压力与雾化介质进口压力之比看作为临界压比,这种近似与实验结果有较大差别。研究结果表明,内混式喷嘴混合室内压力并不等于雾化介质进口压力与临界压比之积,而与喷嘴的结构特性及运行参数密切相关。以压缩空气和变压器油为工质对内混式介质雾化喷嘴混合室内压力特性进行了实验研究,获得了该类喷嘴混合室内压力与结构及运行参数间的实验关系式,可供设计使用部门参考。     

压力式螺旋型喷嘴二次雾化特性的试验研究

空气与液滴之间良好的接触是增湿室增湿换热的关键技术,因此有必要对喷嘴进行雾化特性试验研究。该研究选用工程上常用的压力式螺旋型喷嘴TF6进行雾化特性试验,TF6喷嘴雾化特性的研究包括喷嘴背压对雾化液滴尺寸的影响,分析距离TF6喷嘴下方不同位置各种液滴直径、比表面积、分布跨度值的变化。研究发现,雾化液滴的直径随喷雾压力的增大而减小,但喷雾压力有其临界范围。通过对距离喷嘴下方不同位置雾化特性的分析得到二次雾化的发生位置,该位置更有利于空气与液滴的热质交换。在二次雾化区内,利用最小二乘法拟合出喷嘴雾化液滴的经验关联式,整理成韦伯数和雷诺数的函数关系,可用来预测喷嘴出口粒子的直径。     

聚酯热媒炉重油喷嘴的试验研究

针对聚酯热媒炉在运行中炉顶温度不稳定、烧嘴砖结焦严重、排烟温度偏高且上升偏快、干冰清灰后运行周期短、火焰燃烧状况不理想等问题,对内混式渣油喷嘴在不同试验工况下的雾化粒径进行测量,同时获得了在相应状态下的流量特性。根据试验数据,反推得到内混式气液喷嘴在气液两相共存、相互作用的情况下,液路的流量系数在0.34～0.4之间。改变进水和进汽方式以及在0.1～0.2MPa范围内提高汽压和油压的压差,可使雾化效果得到改善。通过采取改变燃油和雾化蒸汽进入方式、将喷头混合孔雾化锥角由90°改为60°、加装压差调节器、减底渣油预热温度大于165℃等措施,解决了生产中结焦、冒黑烟等问题,提高了加热炉运行质量和热效率。     

压力涡流喷油器喷嘴结构因素对喷雾特性的影响

采用MIXTURE双相流数值模拟的方法研究压力涡流喷嘴结构因素对形成中空锥喷雾的影响。喷孔直径由0．5mm增大到1mm时,喷雾贯穿距离减少约60％,空心锥角增大7．5倍;喷孔长度由0．6mm增大到1mm时,喷雾贯穿距离增大约1．4倍,空心锥角减少约40％;有轴针时,空心锥角增加约4倍;改变轴针形状,将轴针头部加工成锥形,空心锥角增加约30％。喷孔内、外有无圆角对喷雾空心锥角大小的影响幅度在30％-40％。研究结果表明：喷孔长径比、喷孔入口处喷孔形状与轴针形状的配合和喷孔出口端形状是影响压力涡流喷嘴空心锥特性的重要因素。     

入口雷诺数对压力旋流喷嘴雾化特性的影响

为了揭示介质流量和介质黏度在压力喷嘴雾化过程中的作用机制,采用大涡模拟(LES)与体积函数模型(VOF)相结合的模拟方法,探究了喷嘴内部流动情况,分析了入口雷诺数对喷嘴流量系数、雾化角和雾化粒径等雾化特性的影响。结果表明：随着雷诺数的增加,喷嘴出口液膜厚度变薄,喷嘴流量系数降低;在高雷诺数下,流量系数受其影响较小;随着雷诺数增加,喷嘴雾化角增大,当雷诺数低于1 000时,雾化角增大现象更为明显,相同雷诺数下雾化角几乎相等;当雷诺数较高时,雾化液滴索特平均粒径更均匀,液滴粒径分布更接近R-R分布特征。     

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。     

喷油压力波动对喷嘴内空穴发展影响的CFD分析

柴油机喷嘴内部空穴流动是造成喷孔出口燃油初次雾化的重要原因之一,影响喷雾特性,进而影响柴油机的燃烧及排放性能.而实际柴油机喷油系统中的喷油压力往往存在波动,使得喷嘴内部空穴流动现象更为复杂.针对垂直多孔喷嘴,利用混合多相流空穴模型,进行了喷嘴内部气液两相瞬态流动的三维数值模拟,深入分析了不同频率及不同波形的入口压力波动对喷嘴内部流动空穴发展过程的影响.分析得出,空穴有其自己的时间和长度尺度.     

发电机内冷水混床的氨化运行

借鉴了精处理高速混床的氨化运行方式,提出对发电机内冷水混床进行氨化处理的方法,解决了内冷水混床运行周期短的问题。     

旋流式喷嘴结构优化分析及试验验证

采用体积分数(VOF)方法开展旋流式喷嘴内部流场分析,并设计了仿真和试验方案,对额定压差40.8 kPa、额定质量流量11.38 kg/s、边缘喷雾角80°的某核电厂稳压器喷嘴进行了结构优化设计。结果表明：旋流式喷嘴内流场呈漩涡运动特性,旋水芯结构对喷嘴内压力和速度场具有决定作用;槽深是导致空心锥形喷雾的最关键因素,适当增加槽数、槽深和螺旋升角可优化喷雾角和雾化颗粒度,必要时增加补充流道可显著改善喷雾均匀性;喷嘴的流量和压差特性符合伯努利方程,试验结果与数值模拟结果吻合;采用数值方法进行喷雾特性精细化设计,可节省旋流式喷嘴试制阶段的试验迭代,为各种工业运用场合同类喷嘴设计提供思路。     

喷油器喷嘴结构参数对空化效应的影响

基于不可压缩流体体积(volume of fluid,VOF)函数多相流模型,模拟喷油器完整喷射周期内的燃油流动和空化特性,获得喷嘴空化形成及发展的关键区域和影响空化效应的关键结构参数,并分析其对流场及空化特性的影响规律。结果表明:较小针阀升程时,在针阀锥形表面台阶和喷孔下边缘位置处发生明显空化现象,当升程增加时,空化集中分布在喷孔位置处,从倒圆处开始诱发并逐渐向下游延伸;针阀台阶夹角增大使得针阀表面台阶处和喷孔下缘的前部的局部空化增强,穴蚀更严重,且燃油流量减小;通过增大针阀座倒圆半径和喷孔直径锥度系数可有效地改善喷孔局部空化程度。     

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。     

喷嘴临界截面直径对喷射器性能影响实验研究

依据索科洛夫等学者提出的经验公式对喷射器进行优化设计,搭建了用于测量喷射器性能的实验台,以CO2为工质,分别研究当工作流体压力在8.0~9.6MPa、引射流体压力在2.4~2.8MPa以及工作流体温度在70~90℃时,喷嘴临界截面直径对喷射系数的变化规律。实验结果表明：当喷射器背压为3.9MPa、工作流体温度为90℃、引射流体压力为2.4MPa、工作流体压力在8.0~9.6MPa时,喷射器的喷射系数随喷嘴临界截面直径的增大而减小;当喷射器背压为3.9MPa、工作流体温度为90℃、工作流体压力为10.0MPa、引射流体压力在2.4~2.8MPa时,喷射器的喷射系数也随喷嘴临界截面直径的增大而减小;且喷射系数理论值与实验值吻合度较好,误差在±3.75%范围内。当喷射器工作流体压力为10.0MPa、引射流体压力为2.7MPa、喷射器背压为3.9MPa、工作流体温度在70~90℃时,喷射系数随着喷嘴临界截面直径的增大而逐渐减小。另外,在保持喷射器的基本工作参数不变时,工作流体压力及引射流体压力的提高对喷射器喷射系数均有提升作用。     

高压水扇形喷嘴结构参数对内部流场影响的数值模拟

利用计算流体软件建立了扇形喷嘴内部流场的三维数学模型,采用标准k-ε湍流模型对其进行了数值模拟,分析了喷嘴主要结构参数对流场速度分布、压力分布和射流速度的影响。结果表明:收缩角对喷嘴内部流场,尤其是射流速度有较大的影响,以13°～15°为最佳;出口长径比对射流流态和射流速度均有一定的影响,宜在2～4之间更有利于喷嘴的射流;V形切槽的夹角对射流出口速度的影响较明显,在15°～30°时有较好的集束性,但射流速度不高,30°～45°有较好的射流速度,45°～60°可获得高的射流速度,但集束性较差。     

某型轴流压气机高压第16级叶型气动特性的试验研究

采用环形亚声速风洞气动参数测量试验方法,研究了某型轴流压气机高压第16级动、静叶型的变攻角特性。试验结果表明,对于扩压叶型,沿压力边和吸力边的流动都是先快速膨胀后扩压,扩压占流程的绝大部分,相对压力边,吸力边扩压流程长,梯度大,吸力边是叶型损失源;在相同攻角下,叶型损失正比于叶型的几何折转角,因为在试验攻角变化范围内,叶型的落后角可忽略不计。     

气动旋流喷嘴点火特性试验研究

进行了点火试验研究,探讨了助燃风量、雾化气压力、喷油量、燃油粘度及炉膛温度等因素对气动旋流喷嘴点火特性的影响。     

压力式螺旋型喷嘴雾化特性实验研究

液体雾化是两相流研究中非常重要的课题,在能源动力及环境工程中具有广泛的应用,进行系统的研究具有重要意义。螺旋型喷嘴是压力式的一种,能提供细密的液雾,用途比较广泛。本文用因次分析的方法建立了螺旋型喷嘴液滴直径的准则关系式,用最小二乘法回归了TF型喷嘴雾化粒子几种直径（D32D0.1D0.5、D0.9）的经验公式。结果表明,回归的经验公式具有比较好的相关性,可以通过它们预测喷嘴出口粒子的直径,并为螺旋型喷嘴的设计及应用提供理论依据。     

多工况下内燃机示功图的试验测试与分析

进行多工况下内燃机示功图的试验测试研究与分析可以对内燃机工作性能进行全面考察。阐述了多工况下示功图测试的基本方法,并结合某柴油机,通过试验对不同负荷、转速条件下的示功图测量结果进行了详细的对比分析。研究结果表明,转速条件一定时,在膨胀做功阶段,高负荷时的缸内压力明显要高于低负荷时的缸内压力,而在其它阶段,不同柴油机负荷条件下缸内压力大小差异不明显。在同种大小负荷程度下,随着转速的增加,缸内最大爆发压力的变化不是很明显。但在同一转速下,缸内最大爆发压力随着柴油机负荷的升高明显增加。     

小流量旋流喷嘴喷雾性能影响因素的试验研究

在超高压燃油喷雾试验台上测试分析了不同环境背压及喷射流量对适用于斯特林发动机的小流量压力旋流喷嘴燃料喷射性能的影响。结果表明:喷嘴的喷雾形态受燃烧室背压的影响最明显,背压升高,喷雾锥角减小;喷射流量的影响受背压的限制,中高背压下,流量增大到一定程度后锥角开始变小,流量继续增大,雾化效果变差。喷嘴设计流量的影响为:增大设计流量,相同工况下的喷雾锥角有增大的趋势,但有效雾化的最小临界流量值变大;设计锥角的影响和设计流量类似:较大喷射流量工况下,大设计锥角喷嘴对高背压的适应性较好。研究认为:小流量工况只能采用小设计流量的喷嘴,且对高背压的适应性较差;在大流量工况下,设计流量和设计锥角均较大的喷嘴对高背压工况具有更好的适应性。