幂律流体环膜射流破碎特征的试验

通过自行搭建的环膜射流试验系统,采用高速摄影技术对牛顿流体(水)与剪切变稀型幂律流体(卡波姆凝胶)环膜射流的破碎模式及破碎特征进行了试验.结果表明:牛顿流体与幂律流体都存在相同的3种射流破碎模式,且两种流体在射流破碎机理上没有本质性的差异.在3种射流破碎模式中,圣诞树状破碎模式下的射流破碎效果最佳,泡状破碎模式次之,波...     

不同环境压力下幂律流体撞击射流破碎特性

基于自行搭建的射流系统和定容弹系统,采用高速摄影技术,获得了高环境压力下幂律流体对称撞击式射流的喷雾形貌,提取了射流特征参数破碎长度L与表面波长λ,研究了环境参数(环境压力)、射流参数(韦伯数We)、结构参数(喷孔直径)与物性参数(流体黏度)对射流破碎的影响.结果表明:幂律流体对称撞击式射流共有封闭边界模式、开边界模式、无边界模式、弓形液线模式和完全发展模式共5种破碎模式;在大气环境压力下,L随着We的增加呈"双峰"模式变化;而在有环境压力的情况下,L与We则呈"单峰"模式变化;与大气环境压力相比,高环境压力更有利于幂律流体对称撞击式射流破碎;而喷孔直径与流体黏度的增大均不利于撞击式射流破碎.提出了预测幂律流体对称撞击射流破碎表面波长的破碎模型.     

幂律流体气流雾化射流不稳定性分析

基于射流不稳定性理论系统研究了一个圆柱形可压缩气流喷入有限厚度的幂律流体的时间模式不稳定性.在对幂律流体本构方程线性近似的基础上,推导了表征轴对称模式幂律流体气流雾化射流不稳定性的色散方程.通过数值计算,分析了液相雷诺数、韦伯数、气/液密度比和速度比、气流马赫数以及幂律指数对于剪切变稀流体与剪切变稠流体两种情形气流雾化射流的不稳定性影响.结果表明:无论是剪切变稀情形还是剪切变稠情形,液体的黏性力总是抑制其不稳定性,减小幂律指数均可促进幂律流体气流雾化射流的不稳定性.随着气流速度的不断增大,由气/液相互运动导致的剪切波逐渐主导幂律流体气流雾化射流的不稳定性与破碎过程.当液相的参数保持不变,增大气流密度、气流速度以及气流可压缩性均可有效地促进幂律流体气流射流的破碎.空气动力是促进幂律流体射流破碎的有效措施.同时,对于一个小韦伯数,表面张力促进气体射流不稳定性;而随着韦伯数增大到临界值后,表面张力将会逐渐抑制其不稳定性.     

液体射流的非轴对称破碎

本文分析粘性液体射流的线性稳定性问题，本文首次根据理论预测所确定的物理条件观察到了射流在各种非轴对称模式支配下的破碎情况，实验采用的是高速公路分幅激光全息技术，实验结果表明，液体射流结构遵守稳定性理论所预测的规律，实验还发现，液体射流的实际破碎尺寸要大于线性稳定必伯预测结果。     

高速液体射流初始阶段的破碎

采用激光分幅全息技术观察到了直径０．４ｍｍ液体射流上的表面波从小到大，最后导致液体破碎的发展过程，本所得的基本结论是：液体在雾化初始阶段的破腑起因于扰动波，扰动波由表及里，在周向与轴秒不断发展，首先将射流撕裂成大液滴，之后再进一步破碎成小液滴。液体射流破碎后的液滴尺寸往往大于初始扰动波长。     

液体燃料射流破碎的热不稳定性分析

利用线性不稳定性理论,基于基本控制方程和边界条件,获得了表征黏性液体射流射人高温气体介质的射流不稳定性所对应的色散方程,并对该方程进行了数值求解,根据计算结果,分析了若干因素对加热条件下Reylei曲模式和Taylor模式液体射流热不稳定性的影响,结果表明,对上述两种模式的液体射流,由温度梯度引起的热毛细力是促进射流破碎的重要原因,并且这种作用在Taylor模式液体射流中表现更为显著。     

基于可压缩双流体模型对射流破碎的研究

在OpenFOAM框架下,基于可压缩双流体模型,应用界面压缩法捕捉气液界面,采用大涡模型处理高速射流中的湍流流动,验证了文献中锥形喷嘴的质量流量和喷雾动量通量实验数据,数值结果和实验数据吻合较好,并在此基础上对射流破碎的机理进行了分析.为分析喷嘴几何结构对破碎的影响,修改ECN spray D喷嘴的出口直径,得到圆柱形喷嘴,结果发现圆柱形喷嘴的液柱破碎较弱,液核长度较长,因此喷嘴具有一定的锥度可以促进喷嘴出口的射流破碎.     

椭圆形突片气膜冷却效率的试验研究

为研究突片对气膜冷却效率的影响,设计了3种不同堵塞比的椭圆形突片,采用红外摄像仪对不同形状突片冷却壁面的温度场进行了测试,并分析了气膜冷却效率随吹风比、堵塞比的变化规律.结果表明:突片的存在大大提高了气膜冷却效果;冷却效率随吹风比的增加而增大;且当x/D<7时,存在一个最佳吹风比值;冷却效率随堵塞比的增加而增加;椭圆形突片的气膜冷却效率要高于三角形突片的气膜冷却效率.     

低排放燃烧室空气雾化喷嘴射流破碎特性研究

针对当前广泛应用于低排放燃气轮机燃烧室中的空气雾化喷嘴,采用大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）和流体体积法（Volume of Fluid,VOF）研究了其在流动模糊（Flow Blurring,FB）和流动聚焦（Flow Focusing,FF）模式下射流一次破碎过程的差异。结果表明：两种模式的射流一次破碎过程均可分为3个阶段,气液交界面波动阶段、射流发展阶段和射流破碎阶段;喷嘴内部回流区的演变决定了气液交界面的波动程度,流动模糊模式下射流在后两个阶段的径向速度和形态变化程度均远高于流动聚焦模式,气泡回流过程在其射流破碎阶段占据主导地位,液体管道内气泡分布位置与涡的强度呈正相关。     

椭圆形面的研究

在对从德国ＥＸ－ＣＥＬＬ－Ｏ公司引进的立体靠模加工中心研究和消化的基础上，对各种椭圆形面进行分析，研究和考证，整理出目前国内外普遍采用的几组椭圆形面的计算公式，并编制出相应的程序，使其数据处理更为简便，更精确。     

残余气泡对柴油射流初期破碎的影响

柴油机喷油嘴内的残余气泡在一定程度上影响燃油的初期雾化效果,从而影响柴油机排放特性.采用高速可控闪光摄影技术拍摄了喷油器透明喷嘴孔内流动及近场喷雾,结果表明:在针阀开启之前,喷油嘴内部存在残余气泡;在喷射初期阶段,柴油喷雾结构呈现两种形态:传统的"蘑菇"形态和前端带有细长液丝的"蘑菇"形态,第一种形态出现概率远大于第二种.基于可压缩流体体积函数(VOF)多相流模型,采用大涡模拟方法,研究残余气泡对初期喷射阶段射流破碎的影响,结果表明:残余气泡的初始位置对初期射流雾化形态有显著影响;当残余气泡处于喷孔前端时射流前端会形成初始尖端,尖端周围涡环运动使其拉伸形成细长液丝,从而形成第二种射流形态.     

液体燃料射流破碎机理研究中的时间模式与空间模式

利用线性不稳定性理论分析了液体燃料射流在分别采用时间模式与空间模式两种方法下液体表面扰动波的波数、频率及最大扰动增长率之间的关系,讨论了两种模式下液体射流结构特征的差别。应用基于粘性液体射流射入气体介质中的物理模型,计算分析了 Ｒｅ 数、 Ｗｅ 数和密度比 Ｑ对时间模式与空间模式差值的影响,结果发现采用时间模式或空间模式并不改变液体射流各阶模式之间的相互关系, Ｗｅ 数和 Ｑ是影响时间模式与空间模式差值的主要因素,而 Ｒｅ 数影响不大。在一定条件下,时间模式与空间模式具有等效性。     

加热条件下液膜射流破碎尺度影响因素的研究

利用线性不稳定性理论对加热条件下粘性液膜射流模型所对应的色散方程进行了数值求解。利用得到的计算结果研究了加热条件下无量纲数对液膜射流破碎尺度的影响。结果表明:在反对称模式下,当We·Q<1时,液膜破碎处于大尺度模式,反之则处于小尺度模式;在对称模式下,当We·Q<1且Ma相似文献   

射流参数对加热条件下液膜射流破碎不稳定性的影响(2)--射流参数对液膜对称模式破碎的影响

利用对具有温度梯度的粘性液膜射流模型进行的不稳定性计算结果，研究了实际射流参数（射流速度）气体密度，液体粘性，液膜厚度，温度梯度，液体种类等）对对称模式扰动作用下液膜射流大，小尺度破碎模式破碎特征的影响规律，并探讨了决定液膜射流破碎尺度的实际因素。     

单角试验炉煤粉射流着火可视化试验研究

本文通过一个图像采集与处理系统，将单角试验炉煤粉射流着火火焰锋面从背景中分离出来。将火焰锋面到燃烧器出口的最近距离定义为着火距离，对一种烟煤的试验研究结果表明，随着煤粉浓度的提高，其平均着火距离明显缩短。具有较高稳定性的钝体燃烧器的煤粉射流着火，倾向于在分离射流的外侧首先出现。     

射流参数对加热条件下液膜射流破碎不稳定性的影响(1)--射流参数对液膜反对称模式破碎的影响

基于线性不稳定性理论，利用对具有温度梯度的粘性液膜射流模型进行的数值计算结果，研究了射流速度，气体密度，液体粘性，液膜厚度，温度梯度，液体种类等实际射流参数对反对称模式扰动作用下液膜射流大、大尺度破碎模式的最大扰动增长率及占优波数等破碎特征的影响规律。     

射流燃烧室汽油机活塞耐久性的试验研究

射流燃烧室汽油机具有优良的经济性、动力性和低排放指标，但是在研制初期持久运行过程中曾出现过活塞损坏的现象，在系统分析损坏机理的基础上，从满足生产和使用实际要求出发，采用优化工作过程，改进活塞材质和结构的综合技术对策后成功地解决了活塞可靠性和耐久性问题，而而保证整机的运行寿命。     

附壁射流煤粉燃烧器试验研究

附壁射流煤粉燃烧器是根据燃烧空气动力学原理,利用壁面对射流的非接触式导流特性和射流组合特性而研制出的一种新型燃烧装置。本文科述了该燃烧器稳定煤粉火焰和不易结焦的原理及特性。试验室试验表明,它可在冷风条件下脱油稳燃V~(?)=10%的无烟煤,并有防焦功能,现在进行推广应用。     

加热条件下泰勒模式液膜射流破碎的模式特征研究

利用线性不稳定性理论，对具有温度梯度的粘性液膜射流模型所对应的色散方程进行了数值求解，利用所得到的结果，研究了加热条件下泰勒模式粘性液膜射流破碎的模式特征以及无量纲Weber数、密度比、Marangoni数和Ohnesorge数对不同模式特征液膜射流的最大扰动增长率、占优波数和截止波数的影响。研究结果表明，依照不同的物理条件，液膜射流的破碎会呈现出由对称模式和反对称模式共同控制或分别控制的模式特征来。     

基于欧拉多流体模型对喷嘴内流和射流破碎的研究

在Open FOAM的框架下,采用多流体模型和大涡模拟方法研究不同背压对喷嘴内流和射流破碎的影响.利用已修正的空化模型考虑了空化现象,利用界面压缩法对两相界面进行捕捉,进而分析燃油的一次破碎过程.结果表明:降低背压有利于喷嘴内部空化的形成与发展,但会导致喷嘴喉部有效流通面积减小,流动阻力增加,质量流量降低.射流破碎中气/液相界面处气/液两相存在很大的速度差,导致产生很强的阻力,大大促进了一次破碎过程中主喷雾区和蘑菇头的破碎.背压越高,空气密度越大,则燃油受到的阻力越大,液柱破碎越剧烈且射流破碎角越大.因此,同时提高喷射压力和背压可以促进燃油与空气的混合,也可以有效抑制空化来避免空蚀现象以及流量系数降低,从而延长喷嘴的使用寿命.