喷嘴距离和喷嘴角度对油膜附壁的影响

为研究进气道燃油喷射汽油机内喷嘴距离和喷嘴角度对燃油碰壁形成的附壁油膜的影响,采用激光诱导荧光法,研究了不同喷嘴距离和喷嘴角度下的附壁油膜厚度二维分布规律.结果表明,喷嘴角度越小,附壁油膜厚度较大的区域越向下游移动,油膜较厚区域的范围越大,油膜的最大厚度越小.喷嘴距离越大,附壁油膜的厚度越薄.     

直喷汽油机附壁油膜特性试验研究

运用激光诱导荧光法(LIF)定量分析了缸内直喷汽油机单孔喷油器喷雾撞壁的二维油膜特性。研究发现:燃油在壁面上向油膜铺展的方向聚集,并在边缘形成较厚的油膜。高喷射压力有助于形成质量较小且厚度较薄的油膜,同时减小喷射脉宽能进一步降低燃油附壁率。增加撞壁距离能同时减小油膜质量和油膜面积,然而油膜的平均厚度并未减小,对油膜蒸发并没有明显的促进作用。将喷射角度从15°增加到45°能够显著减少油膜质量和平均厚度。     

采用激光诱导荧光法测量油膜厚度的研究

激光诱导荧光(Laser Induced Fluorescence,LIF)技术是一种先进的测量微米级油膜厚度的方法,可用于研究燃油附壁现象.通过标定试验,找到了把荧光信号转化为油膜厚度的方法,同时还分析了背景光以及激光脉冲照射对标定试验的影响.另外,为了保证喷油器、激光器以及示波器的同步工作,设计了一个控制器.在此基础上对石英平板上的油膜厚度进行了测量,得到了油膜厚度在空间与时间上的分布曲线,验证了采用激光诱导荧光法测量油膜厚度的可行性和有效性.     

汽油机冷起动附壁油膜研究

利用高速摄影和激光荧光法研究了汽油油束碰撞平板后壁面上油膜的发展过程.分析了喷射高度、喷射角度及喷油脉宽对油膜面积及油膜最大厚度的影响,定量地得到了不同参数下的最大油膜厚度和油膜面积.试验结果表明,喷射高度增大时,最大油膜厚度和油膜面积都减小,附壁燃油量减少;喷射角度减小时,最大油膜厚度减小,而油膜面积却增大,有利于燃油挥发;喷油脉宽增大时,最大油膜厚度和油膜面积都增大,附壁燃油量也增加.利用无量纲时间,对油膜面积的变化速度研究发现,无量纲时间在1.5之后,油膜面积基本不再变化.     

新型光纤式油膜厚度探测系统的研究

激光诱导荧光法是近年来测试油膜厚度的新方法,本文分析了采用此法将光路暴露于空气中的油厚测试系统的不足之处,研制出光纤替代的油膜厚度探测系统。通过上述两种测试系统的对比试验,得出本文研制的新型光纤式油厚探测系统具有易于拆装、移动方便、信噪比高、测试稳定等特点,弥补了现有方法的不足     

电喷汽油机进气道油膜壁面温度模型研究

基于进气门传热原理,建立了油膜壁面温度的模型。根据不同工况下的暖机试验数据,研究了进气流量、转速及冷却水温等工况参数对油膜壁面温度的影响规律。通过进一步优化模型结构,并采用MATLAB/Simulink工具箱辨识参数。试验结果表明:模型的预测误差控制在2%以内,油膜吸附壁面温度是影响预测油膜特性参数、指导油膜补偿器设计的重要因素。     

贫油润滑活塞环组油膜厚度的计算方法

本文对古浜庄一的活塞环润滑理论进行了分析,指出其主要不足之处在于假定活塞环组中各环沟处于充分润滑状态,并针对上述不足制订了贫油润滑条件下活塞环组油膜厚度的计算方法。最后,把充分润滑和贫油润滑下膜厚计算值与实测值进行了对比。比较表明。后者比前者更明显地接近实测值。     

空气流速对附壁油膜分布影响的试验研究

采用激光诱导荧光技术研究了空气流速对燃油碰壁形成的附壁油膜厚度二维分布的影响.同时,采用CCD相机记录了油膜的形状、长度和面积变化.结果表明,随着空气流速的增加,油膜形状从圆形变成椭圆形,同时,油膜厚度减小.随着空气流速的增加,垂直于空气流动方向上的油膜长度减小.当空气流速低于10 m/s时,随着空气流速的增加,沿着空气流动方向上的油膜长度减小,油膜面积减小.但当空气流速继续增加到10 m/s以上时,沿着空气流动方向上的油膜长度和油膜面积将会随着空气流速的增加而增加.     

汽油缸内直喷喷雾在不同壁温和二次喷射下的附壁油膜特性研究

采用激光诱导荧光(laser induced fluorescence,LIF)法测量缸内直喷喷油器喷雾附壁油膜的厚度分布,研究了附壁油膜质量和平均厚度随不同的壁面温度和喷射策略的变化。结果表明:常温壁面下油膜呈"波浪状",热壁面下油膜的边缘轮廓呈"带状"凸起,在壁面温度为413K时,还出现了聚集的小液滴。保持总喷油量不变,随着壁面温度的增大,单次喷射的附壁油膜质量逐渐减小,二次喷射的附壁油膜质量先减小后增大,单/二次喷射的附壁油膜平均厚度都逐渐增大;相对于单次喷射,相同热壁面温度下的二次喷射附壁油膜平均厚度都较小,在壁面温度同为413K时最多减小了42%。仅增加第二次喷射的喷油脉宽,壁面温度为298K和373K时的附壁油膜质量先增大后减小,壁面温度为413K时附壁油膜质量逐渐增大;相同喷油脉宽下,壁面温度为413K时附壁油膜平均厚度最大,而壁面温度为298K和373K时附壁油膜平均厚度与喷油间隔相关。     

用电容法对活塞环最小油膜厚度的测量

本文主要介绍作者在自行设计的PR-C 实验机上,对内燃机活塞环最小油膜厚度进行定量测试的情况。测试结果表明,实测值与理论计算值的相对误差约为10%。此与八十年代初英国Reading 大学、Hamilton 博士的测试结果相比又向前迈进了一步。这证明作者设计的测试系统是可行的,为今后进行活塞环与气缸套的材料、环的几何形状、润滑油添加剂等方面的研究和性能评定以及探讨发动机故障及技术状况监测提供了初步的实验手段和依据。     

利用复合激光诱导荧光法对气相柴油喷雾温度场和浓度场的定量标定

根据复合激光诱导荧光技术(PLIEF)中Lambert-Beer定律的气相荧光强度与环境温度和压力的依赖关系以及能量守恒基本原理,结合使用复合激光诱导荧光技术拍摄得到的气相喷雾荧光图像,对气相柴油喷雾温度场进行定量标定时考虑了空气卷吸率和油滴蒸发率对喷雾温度场的影响;利用Matlab软件编写了标定喷雾温度场和浓度场的迭代计算程序.研究发现,利用本标定方法,可以通过复合激光诱导荧光技术同时完成气相柴油喷雾温度场和浓度场的定量标定,标定得到的气相喷雾温度场和浓度场强烈相关.     

BUMP燃烧室内柴油喷雾气液相缸内浓度场测量激光诱导荧光法的实现和研究

本文应用复合激光诱导荧光（Planar Laser Induced Exciplex Fluorescence）测试技术,实现了对BUMP燃烧室内柴油喷雾的气液相浓度分布同时进行测量的光学测试系统,并研究了改变BUMP燃烧室形状和二次撞壁距离对喷雾气液相浓度场分布的影响情况。研究发现,BUMP燃烧室形状对喷雾缸内分布有明显作用,合适的BUMP高度能够剥离撞壁喷雾,形成二次射流,加速喷雾在燃烧室内与空气的混合,研究中缩口角度14°,BUMP高度1.5mm的BUMP燃烧室具有研究中最理想的喷雾气液相缸内分布。     

Measurement of Falling Film Thickness Around a Horizontal Tube Using a Laser Measurement Technique

A new optical method for the non-intrusive measurement of falling film thickness on the perimeter of horizontal tubes is described. The technique uses a high-speed digital video camera to capture the images of the liquid interface that are illuminated by a laser sheet, with the contrast enhanced by a fluorescent powder in the fluid. The results are compared to those predicted by the Nusselt falling film theory, showing relatively good agreement around the upper perimeter of the tube but much poorer agreement on the lower perimeter. The corresponding effects on heat transfer have also been estimated.     

Laser Heating of Tungsten Carbide-Coated Steel Surface: Influence of Coating Thickness on Temperature Field and Melt Depth

Laser repetitive pulse heating of tungsten carbide coating formed at a steel sheet surface is examined. Temperature field and melt pool formed in the coating and steel sheet are simulated for different coating thicknesses. The influence of laser power intensity distribution on the melt pool formation is incorporated in the analysis through introducing the laser pulse parameter. The control volume method is used to predict temperature field while the enthalpy–porosity method is incorporated to account for the phase change during the heating process. It is found that temperature predictions at the coating surface agree with the thermocouple data. The melt pool width formed in the coating is smaller than that corresponding to the steel sheet. Increasing coating thickness reduces the peak temperature at the surface. The Marangoni flow results in a toroid shape of rotating cells in the melt pool of the coating.     

用激光诱导炽光法定量测量火焰中的碳烟浓度

激光诱导炽光法作为一种非接触激光诊断技术,可以用来测量火焰中的二维碳烟体积分数分布,具有高的时间和空间分辨率.对于定量碳烟体积分数测试,需要对LII信号进行校准,来获得绝对的二维碳烟体积分数分布.近年来一种基于双色测温原理的校准方法由于具有实现简单、测试精度高、可以在线进行标定等特点得到推广和使用.搭建了一套LII二维测试系统,获得了乙烯扩散火焰的碳烟体积分数分布二维图像.根据双色测温原理采用校准系统,对二维碳烟分布图像进行标定,获得绝对碳烟体积分数.结果显示,乙烯火焰中的碳烟最浓区分布在火焰的外侧,碳烟体积分数随火焰高度增加而增大,达到最大值后碳烟体积分数在氧化作用下开始逐渐降低,直至完全消失.研究结果验证了此套LII测试系统的有效性,可以用来进行碳烟体积分数定量测试.     

降膜过程中液膜厚度和温度同步测量系统研制

针对金属圆管外降膜过程中关键参数的高精度测量,研制了基于双波长激光吸收光谱技术的液膜厚度和温度同步测量系统,利用该系统对不同工况下竖直和水平金属圆管外降膜过程液膜厚度和温度进行同步测量,同时结合图像法和热电偶对该系统的测量精度进行验证.结果 表明:不同方法测得的金属圆管外液膜厚度和温度的变化趋势吻合良好,二者最大平均偏差分别为4.3％和3.8％;该系统有望为深入研究液膜形成、流动及蒸发过程提供高精度、高灵敏度和无干扰的测试手段.     

应用激光诱导荧光法研究超高压喷雾气液相浓度场分布特性

应用复合激光诱导荧光技术在光学发动机上测量了燃油喷雾气液两相荧光图像,提出分析浓度场分布的无量纲参数,最终获得喷雾气液相浓度场相对分布。实验采用电机倒拖的光学发动机,燃烧室采用ω形BUMP燃烧室,应用自行设计的脉冲压力放大供油系统,实现了最高喷油压力达240MPa的超高压喷射。通过研究发现,随着喷油压力提高可有效加速喷雾气相生成、促进喷雾气相的均匀分布。这种效果在有较强挤流作用和存在BUMP燃烧室限流沿剥离作用下更为明显,此时喷雾气相相对浓度随着喷油压力从160MPa提高到240MPa而下降62．5％。     

用激光诱导荧光法（LIF）研究燃油喷雾的撞壁混合过程（1）──测试原理、平面撞壁

本文介绍了一种利用柴油自身的荧光特性测量柴油喷雾浓度的新方法，和以往的方法相比，具有测量精度高而设备成本低的特点。通过对平面撞壁过程的研究，发现喷雾着壁之后，壁喷区的燃油浓度开始急剧耗散，在壁喷区的外围，出现壁喷游涡现象。     

激光CT技术测量柴油机喷雾的研究

本应用激光技术对柴油机喷雾进行了研究。研制、开发了一套柴油机喷雾的激光ＣＴ测试系统，其中采用红宝石激光器作光源、ＣＣＤ摄像机作探测器，将柴油机喷雾图像实时采集到计算机图像处理系统上。根据采集的喷雾投影数据，用代数重建技术（ＡＲＴ）对喷雾图像进行重建，实现了柴油机喷雾内部构造的可视化和相对浓度的三维测量。