背压差影响下压力旋流式喷嘴喷雾性能的实验研究

为了研究背压差对压力旋流式喷嘴雾化性能的影响规律,实验分析了背压差对压力旋流式喷嘴喷雾形成雾滴的索特尔平均直径(Sauter mean diameter,SMD)、雾滴速度以及喷雾锥角的影响以及SMD、雾滴速度在雾场轴向和径向的分布特性.结果表明:随着背压差的增加,喷雾锥角和雾滴速度随之增大,而SMD不断减小.背压差分别高于0.32、0.30 MPa时,SMD、雾滴速度和喷雾锥角的变化率均小于5%.当背压差为0.30 MPa时,随着轴向距离的增大雾滴速度减小,而SMD呈先增大后减小的变化趋势;SMD和雾滴速度随着径向距离的增大而增加.     

掘进面喷雾雾化粒度受风流扰动影响实验研究

利用喷雾雾化粒度测量实验系统,对2种常用压力式喷嘴在受0.4m/s风流扰动前后不同水压、位置处的雾化粒度进行了测量.结果显示:风流扰动前后,喷雾雾化粒度随压力的增大、与喷嘴轴向距离的减小及与雾场轴向横截面中心距离的减小而减小;受风流扰动影响后,雾滴粒度总体有所增大,相对尺寸范围Δs平均值减小了0.06,但是,D10平均值减小了1.12%,粒径在23μm以下的雾滴有所增加,雾场轴向横截面中心处的雾滴粒度减小了6.38%～8.51%.根据实验结论,对掘进机外喷雾进行了改进,水压由2MPa增至8MPa,喷嘴距截割头的距离由1.55m移至1m,喷雾雾场轴向横截面中心正对着截割头与煤的结合部,结果表明:相对于改进前,掘进面全尘、呼尘分别平均降低了60.5%,62.8%.     

轴流风速下旋流喷嘴的外流场实验研究

为解决烯烃厂急冷器结焦问题,建立旋流喷嘴实验模型,采用高速摄像系统跟踪记录喷雾场的形成过程以及测量雾滴的大小,并利用激光多普勒测试系统对喷嘴的外流场速度分布进行测量.实验结果表明:当喷嘴出口压力大于0.7MPa时,雾滴粒径变小的趋势加快,雾化效果发生明显转变,油浆经汽化产生的裂解气越多,从而提高裂解气的产量;当轴向风速大于10m/s时,喷雾场轴向速度增加显著并且趋于均匀化,油浆经过喷嘴后形成的雾滴在急冷器内停留的时间相对降低,减少了结焦发生的可能性.     

旋流喷嘴内部流场的数值模拟和实验研究

为了揭示旋流喷嘴内部流动机理,有效预测其外部雾化特性,采用VOF多相流模型和RNG κ-ε湍流模型对旋流喷嘴内部的气液两相流动进行了数值模拟.通过对喷嘴结构进行合理的网格划分和特殊边界条件设置,计算了喷嘴内部的速度场、压力场和空气芯的形状尺寸.分别通过激光测速仪和高速摄像仪测量出口速度、空气芯的直径和雾化半锥角,对计算结果进行了验证.结果表明,旋流喷嘴内部流动为Rankine涡结构,其雾化特性如雾化角和液膜厚度等可以通过分析出口处流场得到.     

喷雾压力影响采煤机外喷雾喷嘴雾化特性变化规律

基于喷嘴雾化特性测定实验装置,对4种应用效果较优的实心圆锥形雾场喷嘴在2~8MPa喷雾压力时的宏观及细观雾化特性进行了测定.结果表明:随着喷雾压力增大,喷嘴的宏观雾化特性雾化角不断减小、射程不断增大,细观雾化特性雾滴粒径不断减小,在雾场中,雾滴粒径随距喷嘴轴向距离的增大而增大,随距横截面中心距离的减小而增大.结合现场及实验结果,优选了适于中短距离、大面积降尘且雾滴粒径较小的喷嘴Ⅲ为采煤机外喷雾喷嘴,并进行了现场试验.结果表明:随着喷雾压力增大,各测点的粉尘浓度、全尘与呼尘降尘率差值均不断减小,降尘率不断增大,喷雾压力为8MPa时雾化降尘效果最优,全尘、呼尘降尘率平均值分别为81.82%,79.96%.     

液态LPG在闪急沸腾下的喷雾可视化研究

文章设计了高压LPG喷雾实验装置,使用高速CCD相机和光学纹影法分别拍摄了不同喷油压力下,直喷发动机用相同喷孔径旋流喷嘴和非旋流喷嘴的液态LPG自由喷雾过程.结果表明:随喷射压力的增加,液态LPG喷雾的贯穿距离增大,而喷雾锥角减小;液态LPG在喷出后会产生闪急沸腾现象,导致LPG的喷雾贯穿距离比汽油喷雾的贯穿距离小一些,而喷雾锥角则大于汽油喷雾锥角;相对于非旋流喷嘴来说,旋流喷嘴燃油雾化效果更好,加速了喷雾的蒸发,有利于混合气的形成.     

一种七喷嘴细水雾喷头的设计与仿真

为解决单喷嘴细水雾喷头雾化锥角较小及多喷嘴组合式细水雾喷头体积与流量较大等问题,设计一种新型直射混合旋流式七喷嘴的细水雾喷头,研究喷头结构参数与型式对喷头雾化效果的影响,并在多个压力工况下对最优结构配比喷头进行数值模拟。仿真结果表明:新型七喷嘴直射混合旋流式细水雾喷头能够获得较大轴向动量和径向动量,且由7个喷嘴有效地增大了喷头的雾化保护锥角,在1.2 MPa工况理想状况下喷雾保护锥角最大可达146.3°,流量特性系数K在3.82~3.87之间,具有足够的喷射强度。       

异戊烷闪蒸喷雾喷嘴近场雾化与喷嘴内流动特性

当高压液态碳氢燃料由于容器或者管道破口泄露释放到低压环境中,会形成剧烈闪蒸喷雾,闪蒸喷雾是在动力学与非平衡热力学共同作用下一种复杂的破碎雾化形式.文中搭建了易燃易爆介质闪蒸喷雾实验台,研究了不同初始压力和温度作用下异戊烷闪蒸喷雾喷嘴内流动与近场雾化变化规律.研究结果表明,完全闪蒸雾化前,提高喷雾初温可以极大促进闪蒸雾化程度,之后温度变化对闪蒸雾化的影响急剧减弱;相同过热度下,提高喷雾初始压力也增加了闪蒸喷雾锥角和喷雾影响区域.在闪蒸喷雾不稳定阶段,喷嘴内出现多种两相流型并伴随不同闪蒸雾化形态,喷嘴内气相含率与闪蒸喷雾剧烈程度呈现正相关性,但是二者之间存在一定相位差,相位差与喷嘴内汽化起始点距离喷嘴出口距离以及流动速度有关.     

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。     

压力油雾化喷嘴内流动特性的研究

通过分析压力油雾化喷嘴的结构特点,对不同结构参数的喷嘴进行了三维流动数值模拟研究.结果表明:在偏转角度一定时,随着喷嘴出口直径φ的增大,喷嘴中心轴线上的速度逐渐减小,喷雾的能量损失逐渐增加,同时当直径增大到一定程度后喷嘴中心轴线处开始出现回流现象,回流速度随直径增大而增大;喷嘴出口直径为定值时,油雾出口速度随偏转角度θ的增大先逐渐增大又逐渐减小,在θ=60°时喷雾效果最佳.     

Spray Characteristics of Non-Circular Nozzle in Air-Assisted Injection System

In order to analyze the spray characteristics of non-circular nozzle holes based on the air-assisted spray system, the spray characteristics of circular and non-circular nozzles were studied under the pressure of 0.2-0.6 MPa and the spray volume of 1000-5000 mL/h. Elliptical nozzle and triangular nozzle are classified as non-circular geometries. The spray cone angle was measured by processing the spray image captured by a CCD camera. The measured spray cone angles of the circular nozzles were an...     

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.     

Experimental Study and Numerical Simulation on Spray Characteristics of New-Type Air-Assist Nozzle

To investigate the spray characteristics of a new-type air-assist nozzle, three-dimensional laser phase Dopper analyzer (PDA) was used to measure the spray parameters. The external flow fields of the nozzle were simulated by means of computational fluid dynamics (CFD). The distributions of the diameter and the axial velocity for the droplets were analyzed respectively. The results indicate that, the mean diameter of the droplets fluctuates along the center axis. The distance between the measurement point and the nozzle increases, the axial velocity of the droplets decreases. The further the measurement point from the center axis is, the smaller the axial velocity of the droplets is. With the increase of the nozzle pressure drop, the axial velocity of the droplets improves while the mean diameter of the droplets is reduced, and the distribution uniformity of the droplets is better for the diameter. The simulation result agrees well with the experimental data. The average deviation ranges from 3.9% to 7.7%.     

Spray Characteristics of Air-Assisted Injector Under Different Ambient Pressures

Spray atomization of liquid fuel plays an important role in droplet evaporation, combustible mixture formation and subsequent combustion process. Well-atomized liquid spray contributes to high fuel efficiency and low pollutant emissions. Gasoline direct injection(GDI) has been recognized as one of the most effective ways to improve fuel atomization. As a special direct injection method, the air-assisted direct injection utilizes high-speed flow of high-pressure air at the injector exit to assist liquid fuel injection and promote spray atomization at a low injection pressure. This injection method has excellent application potential and advantages for high performance and lightweight engines. In this study, the hollow cone spray emerging from an air-assisted injector was studied in a constant volume chamber with the ambient pressures ranging from 5 kPa to 300 kPa. External macro characteristics of spray were obtained using high speed backlit imaging. Phase Doppler particle analyzer(PDPA) was utilized to study the microcosmic spray characteristics. The results show that under the flash boiling condition, the spray will generate a strong flash boiling point which causes the cone shape spray to expand both inwards and outwards. The axisymmetric inward expansion would converge together and form a lathy aggregation area below the nozzle and the axisymmetric outward expansion greatly increases the spray width. The sauter mean diameter (SMD) of flash boiling condition can be reduced to 5 μm compared to the level close to 10 μm in the non-flash boiling condition.     

大容量空气雾化水煤浆喷嘴的实验研究

对空气雾化水煤浆(CWS)喷嘴进行实验研究.提出适合于空气雾化的大容量撞击式水煤浆喷嘴,在实验台上研究结构参数对流量和雾化特性的影响,结合流体力学及雾化理论对喷嘴结构和实验结果进行分析.实验表明,影响喷嘴流量特性（气浆压力和流量间的相互关系）的主要参数有Y型气孔尺寸、混合室直径、浆孔直径、雾化头出口孔尺寸等,其中浆孔直径的变化显著影响浆压;出口孔径、Y型气孔尺寸的影响大于T型气槽宽度和混合室直径的影响;通过多元参数回归得到喷嘴流量特性的半经验方程;索太尔平均粒径(SMD)测量结果显示,较大的Y型气孔能够强化雾化头的雾化作用,改善雾化性能.     

柱状燃烧室内旋流喷雾过程的数值模拟

采用Eulerian-Lagrangian方法对不同空气旋流强度下柱状燃烧室内的旋流喷雾过程进行了数值模拟.空气旋转射流将诱使燃烧室内产生中心回流区和角回流区,随着旋流数S的增大,中心回流区呈轴向缩短、径向膨胀的趋势,而角回流区则逐渐减小.喷雾射流与中心回流边界层内,存在强烈的动量交换,随着轴向距离的增加,两相平均速度由多峰分布逐渐转变为单峰分布;随着旋流数S的增大,中心回流对喷雾射流的压迫作用有所减弱.旋流数S过小将造成小颗粒碰壁、燃料高浓度区集中于燃烧室前部,旋流数S过大则导致大颗粒穿透混合边界层、燃料高浓度区严重后移,都可能恶化燃烧效果.对于气泡雾化喷嘴,选取S=1.41的旋流配风装置可以取得良好的空气/液雾混合效果.     

喷嘴结构对流场性能影响的研究

利用VOF（volume of fluid）方法对海水淡化中空离心式喷嘴的气液两相流动进行了数值模拟,并将模拟结果与实验数据进行了对比,两者吻合良好。对喷嘴出口扩散角和出口直径等结构参数进行了比较分析,得出结论:喷嘴出口扩散角越大,喷淋液锥角度也越大,但出口扩散角度并不是越大越好,实际应用中存在一个最优值;喷嘴出口扩散角会影响到空气心吸气气流的速度大小;喷嘴中心轴线处空气心直径随着喷嘴出口直径的减小而变小,该处速度曲线有两个跃动,第一个跃动发生在刚进入喷嘴的位置（z=0.05 m）,第二个跃动发生在喷嘴出口收缩段至出口扩张段（0.02~0.04 m）;喷嘴出口直径越小,对喷嘴内接近出口处液体的加速作用越明显,出口截面上的径向速度越大。