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.     

环境条件对离心式喷嘴雾化性能的影响

以离心式压力雾化喷嘴为研究对象，对不同环境条件下喷嘴雾化特性的影响进行了数值模拟研究，获得了不同环境压力和环境温度对油膜厚度和雾化锥角等雾化特性参数的影响规律。利用FLUENT软件，在喷油压力4.0 MPa、燃油温度100 ℃的条件下，对环境压力由0.1 MPa升至3.0 MPa、环境温度由-50 ℃升至400 ℃过程中的燃油雾化特性进行了数值计算。结果表明，当环境压力一定时，环境温度增加，气体密度减小，燃油蒸发作用加剧，气相燃油比例增大，雾化效果增强；当环境温度一定时，环境压力增加，气体密度增大，油膜厚度增大，液相燃油比例增大，不利于燃油雾化。     

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...     

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。     

乙醇/汽油喷雾特性试验研究

采用高速摄像技术在定容弹内对直喷汽油机多孔喷油器的喷油特性进行了研究,通过改变环境压力、喷油压力、喷油脉宽分析了这些因素对喷雾发展的影响.此外,重点研究了环境压力和喷油压力对喷雾贯穿距的影响.研究结果表明,随着环境压力增大,喷雾贯穿距减小;随着喷油压力增大,喷雾贯穿距增大;随着喷雾发展,环境气体围绕喷雾向相反方向运动,并且形成漩涡.     

空气雾化硫磺喷枪的数值模拟

将空气雾化和机械雾化相结合,对硫磺喷枪进行改进.在Fluent软件环境下,基于气、液两相流模型进行了计算流体力学数值模拟.进口处以液硫、空气的实际速度为基准,出口处采用压力出口,焚硫炉内壁面选用标准无滑移壁面并假设其绝热,以简化焚硫炉内气液边界条件.以k-epsilon湍流模型为计算模型,采用压力-速度耦合方程求解,并选用压力修正算法.结果表明,在喷枪四周输入一定速度的空气后,喷枪附近形成一个涡流负压区,加速液硫向四周扩算,可增大雾化角及雾化行程,均匀雾滴分布.以某焚硫炉的工程实际参数,液硫速度5 m/s时,对比不同空气流速下的液硫雾化流场,在空气进口速度为4～6 m/s,雾化效果最佳.     

Visualization study on atomization characteristics and heat transfer performance of R1336mzz flash spray cooling

Visualization experiments are carried out to investigate the atomization characteristics of R1336mzz flash spray cooling. The influences of superheat, spray distance, and nozzle orifice diameter on spray cooling performance are analyzed experimentally. As the superheat increases, finer droplets and thinner liquid film are observed; this is helpful to improve the two-phase heat transfer efficiency. Enlarging atomization angle under high superheat is also observed for flash spray cooling, and it benefits for reducing the spray distance. It can be found that when the inlet superheat is 19.8°C and the spray distance is 6 mm, the critical heat flux (CHF) reaches 251 W/cm² and the maximum heat transfer coefficient (HTC) reaches 37.4 kW/(m² °C), which are 55% and 11.6% higher than those when the inlet subcooling is 6.9°C and the spray distance is 12 mm, respectively. Using flash spray reduces the spray distance, which benefits for designing compact spray cooling device. In addition, the nozzle orifice diameter has great influence on the cooling performance of flash spray, and the choice of the nozzle depends on the superheat. This study provides a physical insight into the heat transfer enhancement in flash spray cooling.

     

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.     

静电喷雾燃烧技术对降低发动机怠速油耗的实验研究

针对桑塔纳2000AFE型发动机,根据静电雾化原理,搭建了基于静电喷雾燃烧技术的发动机怠速试验台.在喷油器的支架入口安装了一个触网式静电雾化装置,用电子称、废气分析仪等相关仪器对加上静电前后的发动机怠速油耗和排放进行了测试,结果表明,静电喷雾燃烧技术对发动机怠速工况的节油和改善排放的效果明显.     

二甲基醚喷雾特性试验

利用纹影光学系统和高速数码摄影机对定容燃烧弹内的新型代用燃料二甲基醚的喷雾和蒸发过程进行了系统的研究,并与柴油的喷雾和蒸发特性进行了比较。结果表明,二甲基醚的喷雾射程和锥角随环境参数变化的规律与柴油相似,但在相同条件下,二甲基醚的喷雾射程比柴油小,喷雾锥角比柴油大;二甲基醚的蒸发速度比柴油快。在喷雾的发展过程中,二甲基醚燃料在喷雾影像区域内的分布比柴油均匀。     

细水雾灭火喷嘴的雾化特性测量

为了改善喷嘴的雾化效果和研究其喷雾过程，对直射式灭火喷嘴进行了加旋芯改进和实验测量.初
步探讨了旋芯式喷嘴的雾化机理，简述了三维相位多普勒粒子测速仪(PDPA)的系统参数、测量原理和测量
过程.施加不同的喷雾压力，分别测量了喷嘴无旋芯和有旋芯时的喷雾锥角并进行比较.在2.5 MPa喷雾压
力时，测量了旋芯式喷嘴喷射的雾滴分别在喷雾中心和边缘处的索太尔雾滴直径(SMD)、轴向速度、径向
速度和切向速度并进行对比.结果表明，与没加旋芯的喷嘴相比，加旋芯的喷嘴有更大的喷雾锥角和更好
的雾化效果，其雾化过程符合稳定性理论规律；在喷雾中心和边缘处，喷雾参数有显著的区别.     

LPG发动机缸内直喷、雾化过程仿真分析

燃料的喷射、雾化是发动机燃烧的重要过程,它们最终要影响到发动机经济性能和排放性能.对于汽油机和柴油机,目前国内外已经进行了大量研究,而针对LPG直喷发动机的研究还不多.为此,依据LPG沸点低的特点,在FIRE8.42软件平台下采用瞬时蒸发模型对LPG缸内直接喷射发动机喷射、雾化过程进行仿真,得到LPG缸内直接喷射的油滴尺寸、温度以及油滴的贯穿距等参数的特性.     

GDI汽油机复合供油系统参数优化的数值模拟

为促进直喷式汽油机冷启动工况下缸内均匀混合气的形成,提出一种应用于直喷式汽油机的新式供油系统--复合供油系统.采用三维数值模拟方法,探讨其低压供油部分喷油器位置的优化设计,分析复合供油系统对直喷式汽油机冷启动工况下缸内油气混合状态的影响.结果表明,选择适当的低压喷油器位置对进气歧管内油气混合过程以及进气冲程中进入缸内的...     

纳米异质粒子对燃油射流喷雾特性的影响

选用平均粒径为20 nm的CeO₂纳米粒子,以油酸为表面活性剂,采用两步法配制质量浓度分别为50与100 mg/L的纳米燃油,分别称为Ce50和Ce100燃油;测量柴油和纳米燃油的密度、黏度和表面张力等基础物性参数;在高压共轨喷雾试验台上拍摄燃油射流喷雾发展过程的影像,应用Matlab软件处理影像,得到喷雾贯穿距和喷雾锥角等特性参数. 结果表明：与柴油相比,Ce50和Ce100纳米燃油的黏度分别增加了2.1%与4.7%,密度和表面张力的增加量较小. 在相同喷射压力下的不同喷雾发展时刻,纳米燃油的油束贯穿距大于柴油,喷雾锥角略小于柴油. 在背压为2 MPa、喷射压力分别为80、120和160 MPa时,与柴油相比,Ce50纳米燃油的喷雾贯穿距分别增加了1.4、1.9和2.4 mm,Ce100纳米燃油的贯穿距分别增加了2.9、2.9和3.7 mm. 随着喷射压力的提高,纳米燃油与柴油在喷雾贯穿距和喷雾锥角上的差异增大. 当燃油喷射背压增加时,油束的贯穿距缩短而喷雾锥角增大,不同质量浓度纳米燃油和柴油的贯穿距和喷雾锥角的差异有所减小.     

基于平板式压电力传感器的喷油速率测量装置

以动量守恒方程所推导的燃油喷射速率计算公式为理论依据,试验搭建了新型喷油速率的测量装置,能够简便测得喷油器单个喷孔的喷射冲力。选用博世长管法试验标定平板式喷油速率测量装置的测量结果,比较喷油信号,分析喷油量、喷射距离对喷油速率的影响,测定该装置的测量误差小于4.8%,可以用来测量并反映喷油器喷孔的实际喷油规律。     

液体燃料横向射流雾化数值模拟

雾化是液体燃料燃烧非常重要的一个过程,良好的雾化是实现液体燃料高效燃烧的前提．为了得到某燃烧器文丘里管喉口处高速气流对燃油雾化的效果,本文利用计算流体力学软件对该燃烧室中液体燃料雾化两相流场进行了数值模拟,计算采用欧拉一拉格朗日方法,混合破碎KH—RT模型,模拟结果得到了不同气流速度下液滴群SMD分布,通过对单个液滴二次破碎模拟再现了液滴在高速气流中变形破碎的整个过程．     

喷油器特性参数对YC4F50柴油机排放特性的影响

通过对玉柴YC4F50自然吸气式柴油机的8工况(EPA)排放特性的试验研究,分析喷油器的孔数、孔径、伞状喷雾锥角以及油线落点高度对排放特性的影响。实验表明:在喷射压力不变的条件下,伞状喷雾锥角为155°时的落点标准方差较150°的小,油线沿燃烧室周向等弧长均匀分布程度较好,8工况排放特性好;适当增大喷油器的孔径可提高油气混合均匀程度,提高燃烧效率,降低PM、HC、CO排放值;6孔喷嘴较之5孔喷嘴有着较低的PM、HC、CO排放,NO_x有所上升,比油耗基本不变。通过试验最终确定采用6×0.17-155°的喷嘴匹配YC4F50柴油机,获得了良好的排放与经济性能。       

两级增压流通特性对柴油机高密度-低温燃烧过程的影响机制的基础研究与进展

以高密度-低温燃烧理论体系为基础,针对两级增压柴油机流通特性对气路系统相关参数、混合历程、燃烧反应和排放生成的影响机理等基础科学问题进行研究,提出合理组织缸内高密度充量在时间与空间的不均匀分布状态,以及柴油的雾化和分布特性是改善柴油机燃烧特性与排放特性的关键,而协调超高增压技术与喷油策略、可变气门技术、EGR技术的耦合关系是重型柴油机在全工况范围内实现高效清洁燃烧的技术路线。     

双股射流碰撞雾化特征实验

为改善双股射流碰撞雾化器的雾化性能,基于自行搭建的射流碰撞雾化实验台,采用CCD拍摄技术,研究射流速度、碰撞角度、喷嘴出口内径和黏度对雾化特征的影响.结果表明:随着射流韦伯数和碰撞角度的增大,喷雾角增大,液滴的索太尔平均直径(SMD)减小,且液滴分布更加均匀;喷嘴内径较小时形成的液膜厚度较薄,稳定性差,喷雾角较小,在所研究的范围内,液滴的平均直径不受喷嘴内径的影响;液体黏度越大,液膜越稳定不易破碎,液膜尺寸越大,喷雾角越小,液滴的平均粒径越大;在韦伯数较小时,差异明显,而在较高的韦伯数条件下,差距较小.在进行40%浓度甘油溶液雾化实验时,观察到了液膜翻转现象,从碰撞点往下出现连续多个相互垂直的液膜.因此,增大射流速度、碰撞角度,减小液体黏度,有助于改善雾化性能.     

高压共轨燃油喷射系统的喷油器测试装置研究

搭建了高压共轨喷油器测试装置,采用比例、积分和微分(Proportional Integral Deriva-tive,PID)算法控制喷油脉宽、喷油压力和喷油流量,并进行了测试研究.测试结果验证了高压共轨喷油系统喷油器测试装置的可靠性.