柴油机喷嘴结构优化的数值模拟分析

柴油机喷嘴头部细微结构的变化对内部流动有显著的影响，进而影响到喷雾油束雾化性能。利用混合多相流空穴模型对STD（Standard）标准型、VCO（Valve Closed Orifice）无压力室型及IMPROVED改进型的垂直多孔喷嘴内部完全发展了的空穴流动进行了不同针阀升程下的三维数值模拟，通过对比分析得出改进型喷嘴能在低喷油速率下获得相对良好的喷雾性能，综合特性优于STD标准型和VCO无压力室型喷嘴。     

柴油机喷油嘴结构对内部空穴流动的影响分析

利用混合多相流空穴模型对垂直多孔喷油嘴完全发展了的空穴流动进行三维数值模拟,分析了不同的喷油嘴压力室结构、喷油嘴喷孔入口圆角半径和喷孔倾斜角等对喷油嘴内部空穴流动的影响,为喷油嘴结构优化设计提供了指导:改进型(IMPROVED)喷油嘴综合特性优于标准型(STD)和无压力室型(VCO)喷油嘴;喷孔入口锐边过渡使喷孔空穴层基本均可延伸至喷孔出口,形成"超空穴"现象,加速液流紊乱,可提高雾化质量.     

针阀运动对断油阶段空化和倒吸的影响

基于流体体积函数(volume of fluid,VOF)模型和动态重叠网格技术对柴油机喷油嘴断油过程中燃油流动特性进行了三维动态模拟。并通过可视化试验对透明喷嘴断油前后的流动进行了试验研究,着重分析了针阀运动对空化和倒吸的影响,其数值模拟与试验一致。结果表明:在针阀落座过程中,喷孔先于压力室发生空化现象,但二者最大空化量表现为压力室大于喷孔;通过对空化和倒吸进行量化分析证实空化溃灭后导致喷嘴内的压力降低是引起空气倒吸的原因;同时对3种不同针阀落座速度喷嘴内的空化和倒吸展开研究,结果显示3种喷嘴压力室内的空化量随针阀运动速度增大而增大,而喷孔内空化量基本相等;最后,通过理论推导得出了反映断油过程中喷嘴内空化的新空化数,解释了喷嘴内产生空化的机理,及针阀运动对喷嘴内空化和倒吸影响的原因。     

基于数值模拟的汽油机喷嘴结构优化CFD分析

以5WY-2817A汽油机喷嘴为研究对象,旨在提高该汽油机喷嘴流动特性,利用UG软件对喷嘴进行实体建模,通过喷雾稳态试验对模拟计算提供边界条件。利用AVL-FIRE软件进行喷嘴稳流三维数值计算,研究了不同压力室高度、喷孔分布直径和阀座锥角对喷孔处压力与速度的影响关系。研究结果表明,压力室高度0.2mm,喷孔分布直径1.4mm,阀座锥角43°时喷孔处燃油流动特性最佳。该结构优化可作为改善喷嘴雾化性能的最佳方案。     

喷嘴结构对生物油喷雾特性的影响研究

为更好地明确喷嘴结构参数对生物油雾化性能的影响规律,采用流体体积函数法(volume of fluid,VOF)在高喷射流量条件下对不同喷嘴结构内流场的雾化特性进行数值分析。结果表明:在喷嘴结构参数中,喷嘴常数及旋流室与出口段直径比是喷嘴雾化性能的主要影响因素,其值过大或过小均会偏离最优雾化效果;旋流室长径比、出口段长径比及收缩室半锥角分别为0.75°、3.00°和30.00°时生物油雾化性能最好;在经验公式基础上拟合出流量系数公式,可为喷嘴设计和试验优化提供参考。     

内混式气液雾化喷嘴雾滴粒径的实验研究

雾滴粒径是衡量喷嘴雾化性能的一个重要指标，为了提高喷嘴的雾化效果，对一种新型的内混式气液雾化喷嘴进行了测试。实验采用4组不同几何结构参数的喷头，研究了气孔直径、气孔数、气液流交角和喷孔直径等喷嘴结构及气压、气液比、混合室压力等工况参数对MMD（质量中值粒径）的影响；并且进一步对实验结果进行了定性和定量分析，得出具有较好雾化性能的喷嘴结构和工况参数，为喷嘴的结构优化和使用提供了依据。     

压力室结构对断油阶段空化及气体倒流的影响

断油阶段的空化现象对喷油间隔期的流场有重要影响,空化引起的高温燃气倒流会造成孔内结焦,进而影响缸内射流雾化.基于可视化试验和流体体积(VOF)方法两相三组分多相流求解器,对柴油喷嘴断油阶段的流动过程进行试验和模拟,分析3种不同压力室壁面曲率结构的喷嘴对断油阶段空化及气体倒流的影响.结果表明:在断油阶段喷孔和压力室依次发生空化现象,其中压力室内空化量较大,并呈现为涡空化和带状空化两种形态,壁面曲率小的狭直结构以带状空化为主;压力室结构较为狭直的喷嘴空化体积变大,但其低压持续时间延长使柴油流出量变小,最终导致倒流气体量下降;在发生涡空化时,速度梯度张量第二不变量Q与涡空化体积呈正相关,涡核区域越小则流场中磨擦耗散越少,越易于压力室内空化的形成.     

火花助燃甲醇发动机的性能和排放

本文通过在1130单缸柴油机上燃用全甲醇的试验,研究了油线分布、压缩比、喷嘴针阀开启压力对甲醇发动机性能的影响,并对甲醇发动机的废气排放水平做出了评价。 试验是在1130单缸立式水冷直喷柴油机上进行的。柴油发动机缸径为130mm,行程为150mm,ω型燃烧室,压缩比为16,4×φ0.33mm喷油嘴,喷嘴针阀开启压力为17.5MPa。     

液包式雾化喷嘴出口锥角优化实验研究

液包式雾化喷嘴是一种新型脱硫雾化喷嘴,其出口锥角直接影响其雾化性能。采用图3所示实验台架,选用喷嘴出口锥角开展实验,并利用Winner318型激光粒径分析仪,进行了雾化特性试验。结果表明,内锥角的变化对雾化角的影响明显,而外锥角的变化对雾化角基本无影响;内、外锥角的改变对平均雾化粒径基本无影响,喷嘴的雾化角和平均雾化粒径随着气液压力比的增大而减小,当气液压力比达到1.5后,气液压力比的影响作用降低。     

多喷嘴汽-液两相喷射性能的实验研究

提出了一种多喷嘴结构的汽-液两相喷射器,该装置由7个蒸汽喷嘴、吸入室、7个混合室和扩散室组成.通过实验研究了不同蒸汽干度下多喷嘴汽-液两相喷射器的工作特性.结果表明:由于汽羽的特性和蒸汽喷嘴与混合室的距离对喷射性能的共同影响,喷射器存在一个最佳蒸汽压力,且其数值随低温水温度的升高而减小;蒸汽干度未明显影响低温水质量流量的分布规律;喷射系数随蒸汽干度的增大而增大,随低温水温度的升高而减小.     

结构及运行参数对内混喷嘴压力的影响研究

在内混式介质雾化喷嘴的设计计算中,通常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。实验研究结果表明,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。本文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（1）、式（2）,可供工程设计及运行参考。     

喷嘴结构对涡流管性能的影响

采用FLUENT数值模拟方法,对不同喷嘴流道数涡流管进行三维数值模拟,得到喷嘴流道数目对涡流管制冷效应、制热效应及分离效应的影响规律,并对3流道渐缩型喷嘴、直线型喷嘴和阿基米德型喷嘴涡流管的性能、压力场及速度场进行模拟分析。结果表明:3流道喷嘴涡流管具有最佳能量分离性能;当模拟入口总压为3 MPa、冷端出口静压为2.5 MPa时,涡流管制冷效应随冷流率的增大而减小,制热效应及分离效应随冷流率的增加呈现先增加后减小趋势;相比直线型喷嘴和阿基米德型喷嘴,渐缩型喷嘴涡流管能量分离效果最佳;配有渐缩型喷嘴涡流管能获得更大的压力、切向速度和轴向速度。     

蒸汽喷射压缩器性能的三维数值模拟

通过对蒸汽喷射压缩器内流场进行三维数值模拟,对初步设计的蒸汽喷射压缩器进行结构优化,并研究了结构参数、工况参数和调节锥对喷射器工作性能的影响.结果 表明:混合室直径和喷嘴出口到混合室入口间距是影响喷射器性能的两个关键参数;降低工作蒸汽压力、提高引射蒸汽压力和降低背压都能够使喷射系数升高;使用调节锥能够在一定程度上提高喷...     

直喷柴油机中以小量燃油导喷解决NOx排放与燃油消耗之间…

为了降低废气排放，在增压直喷柴油机上研究了短间隔导喷－主喷的燃油导喷对燃烧的影响。为了抑制由于燃油导喷引起烟度增加，对三种降低导喷油量的技术进行了考查：（１）增加新设计Ｄｏｄｇｅ阀挺杆座直径。（２）减小喷嘴孔径。（３）改变弹簧室压力以控制导喷油量。立足于燃烧性能状态、烟度以及燃油消耗和ＮＯｘ之间的权衡等观点上对每种技术进行比较。当导喷油量下降时，烟度随之下降，而当采用小油量导喷以及减小喷嘴孔径时，     

浅谈改善柴油机喷油嘴滴漏性能的方法

分析论述喷油嘴盛油室、压力室、针阀升程、针阀弹簧刚度、起喷压力等方面对滴油性能的影响,从而给出改善滴油性能的方法。同时,给出了计算喷油嘴闭阀压力简单的方法。     

国内简讯

天津军粮城发电厂自行设计制造成球形旋流室中心孔内回油机械雾化燃油喷嘴,结构示于图1,其特点如下:1)喷嘴出力较大,额定出力为2200公斤/时,最大出力达2600公斤/时。2)调节回油压力,就能改变锅炉负荷。额定回油系数为1.18,最大回油压力为10.8公斤/厘米~2,最大调节比为1.7。     

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。     

大容量Y型气体雾化油喷嘴的结构特点及冷态试验研究

简述了大容量Ｙ型油喷嘴的雾化机理，介绍了单只喷嘴流量为５ｔ／ｈ的Ｙ型油喷嘴结构特点和冷态试验研究情况。试验结果表明；研制的大容量Ｙ型油喷嘴的雾化性能良好，达到了用户提出了各项要求。该喷嘴已在巴基斯坦木扎法戈电站３２０ＭＷ机组上运行，取得了良好的实绩。     

喷嘴结构对多孔喷油器喷射特性影响的研究

利用EFS8246单次喷射测量系统和高速闪光摄影系统对不同结构参数的非轴对称喷嘴的喷油规律和油束形态进行了试验研究.利用CFD软件Fire的两相流模型对各喷嘴内部流动和气蚀现象进行了仿真模拟.喷嘴结构参数包括喷孔数、喷孔直径、喷孔夹角和喷孔长径比.研究结果表明:各结构参数对喷嘴流量系数、雾束形态、各孔间流量差异、各次喷射的一致性均有不同程度的影响,而具体的影响程度由压力室和喷孔内的气穴强度决定.     

燃气轮机离心式燃油雾化喷嘴仿真

开展离心式燃油喷嘴雾化仿真研究，为燃气轮机燃烧提供依据。利用Solidworks、ANSYS ICEM CFD软件进行离心式喷嘴外场建模和网格划分，基于FLUENT仿真完成不同压力工况下瞬态离心式喷嘴外流场数值模拟计算。对离心式喷嘴在无辅助空气作用下和有空气辅助作用下的外流场进行了数值模拟研究，分析其在13个压力点工况下（0.05 MPa、0.1 MPa、0.3 MPa、0.5 MPa、1.0 MPa、1.5 MPa、2.0 MPa、2.5 MPa、3.0 MPa、4.0 MPa、5.0 MPa、6.0 MPa、7.0 MPa）的雾化液滴分布以及性能参数的结果。研究表明：在无空气辅助下，喷嘴的雾化液滴分布都呈圆锥状分布，喷嘴在压力点工况下的整体索太尔平均直径（SMD）以及不均匀度的极大值（极小值）分别为 414.54 μm（40 μm）、0.670 9（0.487 4）；在3个不同空气压力下（10 kPa、14 kPa、20 kPa），喷嘴的雾化液滴分布都呈圆锥状分布，喷嘴在压力点工况下的整体SMD以及不均匀度的极大值（极小值）分别为35.93 μm（15.67 μm）、0.838 7（0.704 0）。本文的仿真研究为离心式燃油喷嘴应用到燃气轮机燃烧中提供了依据