不同沸点燃料及其混合物的闪沸喷雾特性试验

利用MIE散射在定容弹内对不同沸点燃料的闪急沸腾(闪沸)喷雾特性进行了试验,采用的燃料按沸点从低到高依次为正戊烷、正己烷、正庚烷及以不同体积分数掺混的正戊烷-正庚烷混合燃料.通过对喷雾宏观图像的拍摄及分析,研究了在燃油过热度不断提高的喷雾条件下,闪沸喷雾特性的变化规律.结果表明:随着燃油过热度的不断提高,正戊烷、正己烷和正庚烷均会经历冷态喷雾、过渡闪沸和剧烈闪沸;在闪沸状态下,燃油过热度是影响喷雾特性的决定性因素;相同的燃油温度和环境背压下,在高沸点燃料中加入少量低沸点燃料将有效促进混合燃料的闪沸.     

亚/超临界环境下燃料的喷雾燃烧特性研究

采用高温高压定容燃烧弹系统对亚/超临界环境下燃料在纯氧中的喷射燃烧现象进行试验研究,通过高速相机和阴影法进行燃烧图像信息的采集,研究在相同的超临界温度下,正己烷和乙醚两种燃料喷射燃烧火焰特性随环境压力和喷油脉宽的改变而呈现的差异性。试验结果表明:在亚临界压力下,两种燃料在不同喷油脉宽下的燃烧时间均随着环境压力的升高而升高,火焰发展后期基本保持较为稳定的形态和亮度,符合传统的喷射燃烧过程。正己烷在临界压力点下火焰长度最短,形态较为规则;超临界压力下,火焰形态有稳定趋势但仍有轻微波动,且火焰长度略短于亚临界;喷油脉宽改变时,燃烧时间在临界压力附近呈现出不同的趋势。乙醚的燃烧时间随压力的升高而增大,在临界压力处达到最大值,后随着压力的继续升高而下降,不同压力条件下火焰形态略有差别。燃烧现象存在差异性主要是由于亚/超临界坏境下燃料的物性参数和破碎蒸发机理不同。     

汽油在超临界环境下的喷雾特性

利用超临界平台和定容燃烧弹系统,将低亚临界态(low sub-critical state,LS-CS)、亚临界态(sub-critical state,S-CS)和超临界态(super-critical state,Sup-CS)等不同状态的汽油,喷入到超临界环境(super-critical environment,Sup-CE)。依托纹影系统,得到汽油在超临界环境中的喷雾特性,并与常温常压环境(ambient temperature and atmospheric pressure environment,ATAPE)汽油喷雾特性进行详细对比。研究结果表明:在超临界环境下,同一喷射时刻,随着喷油温度的升高,单孔喷油器的喷雾贯穿距先增加,后平稳下降,但在超临界态一直攀升;喷雾面积先上升,在亚临界态初段达到峰值后波动下降。5孔喷油器的喷雾贯穿距先平稳上升,后急速下降到低于初始值;喷雾面积先增加,在亚临界态缓慢下降,在超临界态初期达到峰值后下降。此外,在喷射条件相同时,超临界环境下和常温常压环境下的喷雾形态发展有明显区别,由于超临界环境下喷雾与环境的相互作用,塌缩现象及气泡微爆现象主导喷雾的发展,喷雾贯穿距和喷雾面积随时间的变化量远小于常温常压环境下的喷雾贯穿距和喷雾面积。     

DME闪急沸腾喷雾特性的试验与数值模拟研究

在压力定容室内,利用数字粒子图像速度场仪(DPIV)对二甲醚(DME)闪急沸腾喷雾特性,以及DME和柴油的常规喷雾特性开展了试验研究;建立了适用于DME闪急沸腾喷雾的宏观现象学模型,并将该模型与KIVA程序相耦合,藉此对DME闪急沸腾喷雾特性进行了数值模拟.研究结果表明:与柴油常规喷雾相比,DME闪急沸腾喷雾贯穿距较短,但喷雾锥角较大;喷雾初始段的计算值与试验测量值吻合较好,但喷雾后期的吻合程度稍差.计算研究表明:DME闪急沸腾喷雾体前端两侧存在着明显的涡环结构,喷雾场中DME的气相浓度大幅度高于柴油喷雾的气相浓度,且其索特平均直径(SMD)比柴油小得多.     

闪急沸腾喷雾场粒度分布特性的研究

用激光全息术测量了闪急沸腾喷雾场的粒度分布，并与常温雾场粒度分布进行了比较。结果表明，闪急沸腾喷雾场的粒度分布具有喷雾粒子直径小，喷注的轴向径向粒子分布均匀等特点。     

生物柴油喷雾特性的试验研究

基于高速摄影,采用油泵试验台拍摄了常压下生物柴油和柴油的喷雾图像,并研究了油泵转速、喷孔直径和启喷压力对生物柴油喷雾贯穿距和喷雾锥角等喷雾特性的影响,对燃料特性差异与喷雾特性的影响也进行了分析讨论。结果表明：生物柴油的喷雾特性在规律上与柴油基本一致,但生物柴油的喷雾贯穿距离比柴油大,而喷雾锥角约为柴油的一半。     

直喷式柴油机高压喷雾特性的研究

作者采用基于激光衍射原理的粒径测量仪，在变密度风洞中研究了常温下直喷式柴油机用泵－管－嘴高压供油系统（喷油压力40－95MPa范围）的喷油压力，喷嘴孔径和环境密度对喷雾的粒径及其分布特性的影响，结果表明：喷 的索特平均直径SMD随喷油压力升高或喷嘴孔径减小而明显下降；采用小孔径喷嘴既有利于提高喷油压力，又用利于全工况范围的雾化改善，喷雾空间粒度分布特征是：SMD在喷雾轴线方向呈“两头大，中间小”，在喷雾径上上呈外边大，内边小，环境密度增大，SMD值上升。     

喷雾特性对改善柴油机性能的试验研究

本文概括地介绍了为改善CR2柴油机的性能,应用激光全息技术对柴油机的喷雾特性(雾场中不同直径范围油滴的频谱分布、空间分布、时间分布、喷注的贯穿度及锥角)进行了初步试验研究。试验采用了不同喷孔长径比与不同压力室参数的长型多孔式喷油嘴,经与柴油机匹配,获得了比较满意的整机性能指标;为合理选择与进气系统、燃烧室的几何形状达到良好匹配的喷油嘴结构参数及喷孔布置提供了依据。     

闪急沸腾喷雾规律的试验研究

本文通过采用特殊的高温、高压喷雾罐,可从三个垂直方向的石英玻璃窗口,用高速摄影记录喷雾发展的全过程,探索了各种不同燃料和在不同条件下对闪急沸腾喷雾规律的影响,并在实机做了试验。     

内燃机跨临界/超临界燃料喷雾混合过程的机理与模型

高密度低温燃烧等内燃机燃烧新概念的提出,使得跨临界/超临界燃料喷射与喷雾混合成为内燃机研究者面临的一个重要课题.跨临界/超临界下的液体射流与喷雾形成具有与亚临界工况本质不同且极其复杂的机理.首先对跨临界/超临界液体射流喷雾的特征与机理做了简要介绍;然后,对迄今国内外在该领域的研究进展进行了比较系统全面的评述,同时指出了其局限与不足.在全面审视前人关于直喷式内燃机燃料喷雾混合过程的机理与模型研究的基础上,提出一个新的跨临界/超临界环境下液体燃料喷射与混合气形成的数理模型——"混合层回缩"(MLR)模型;并进而建议,采用微观、介观与宏观研究相结合的5步策略,构建直喷式发动机亚临界/跨临界/超临界燃料喷雾混合过程的全工况统一模型.     

燃油喷射系统参数对二甲醚闪急沸腾喷雾的影响

在环境温度293 K、环境压力0.1 MPa条件下,采用数字粒子图像速度场仪(DPIV)研究了喷嘴开启压力、喷孔直径对二甲醚(DME)闪急沸腾喷雾和柴油喷雾的影响。研究结果表明:与柴油喷雾相比,DME闪急沸腾喷雾具有较大的喷雾锥角、喷雾面积和较小的喷雾贯穿距;这3个参数均随喷嘴开启压力的提高而增大;当喷孔直径增大时,喷雾锥角和喷雾面积随之增加,而喷雾贯穿距可能增大也可能减小。     

二甲醚闪急沸腾喷雾的实验研究

采用高速摄像技术在常温常压状态下对二甲醚闪急沸腾喷雾过程进行了观察,研究了启喷压力和喷孔直径对喷雾形态发展过程、喷雾贯穿距和喷雾锥角的影响。实验结果表明,喷嘴启喷压力越大,涡环形成时间越晚,喷雾锥角越小,喷雾贯穿距越大;喷孔直径越小,涡环形成时间越晚,喷雾锥角越小。喷孔直径对喷雾贯穿距的影响则比较复杂,在喷雾前期,喷孔直径越小,喷雾贯穿距越大,但在喷雾后期,情况正好相反。     

柴油雾化特性的定量研究

采用激光衍射技术对不同启喷压力和孔径喷嘴的燃油雾化情况进行了定量研究,并对相关粒径分布进行了分析,给出了两者对燃油雾化各项指标的影响程度。结果表明,燃油雾化后,油滴的尺寸数目和体积分布曲线都呈双峰趋。启喷压力的提高和喷孔直径的减小都能促使雾化质量变好,索特平均直径D32降低,但降低的幅度并不相同。     

汽油/柴油掺混燃油两段喷射喷雾特性试验研究

基于定容燃烧弹与超高速数码相机搭建的LED-Mie散射喷雾试验台,研究了不同参数对柴油、汽油质量占比20%的柴汽混合油(记为G20)单段与两段喷射主喷液相喷雾特性的影响。结果表明,单段喷射喷雾贯穿距与喷雾锥角随喷射压力的增大而增大,G20喷雾贯穿距略小于柴油喷雾贯穿距,G20喷雾锥角略大于柴油喷雾锥角。将环境温度由300K升高到850K,喷雾贯穿距变小且喷雾很快达到稳定。冷态环境下(300K),两段喷射主喷喷雾贯穿距起始阶段与单段喷射喷雾贯穿距基本一致,但随着喷雾发展200μs左右后,两段喷射主喷喷雾贯穿距变得略小于单段喷射喷雾贯穿距。两段喷射主喷喷雾锥角略大于单段喷射喷雾锥角,预主喷间隔时间对喷雾锥角影响较小。     

某供油系统喷雾特性的试验与仿真研究

设计了一套采集喷雾混合过程图像的测试系统,通过试验找到了影响燃油雾化和燃烧过程的参数,利用三维仿真软件Fire模拟了此过程,将试验结果与仿真结果进行对比,结果表明,仿真结果与试验结果的一致性较好。     

DME闪急沸腾喷雾结构及其发展过程

在环境温度为293 K、压力为0.1 MPa条件下,采用数字粒子图像速度场仪研究了单孔直喷式柴油喷嘴形成的二甲醚(DME)闪急沸腾喷雾的结构及发展过程.为得到喷雾图像,采用Nd:YAG激光光片将喷雾照亮.喷雾图像采用高分辨率的CCD照相机来记录,通过图像采集卡传输到计算机硬盘进行保存.结果表明,DME闪急沸腾喷雾由初始核区、闪急沸腾主体区和涡环形成区3部分组成;根据涡环结构的形成与发展变化,可将DME闪急沸腾喷雾扩展过程分为涡环结构形成、涡环结构发展与变形、涡环结构破碎和闪急沸腾喷雾充分发展4个阶段.     

柴油乳化液喷雾闪急沸腾与微爆现象的激光阴影试验研究(英文)

在常压定容室内,应用ND:YAG激光阴影法、高分辨率CCD照相机和粒径分析软件,对不同含水量的柴油乳化液雾油滴的闪急沸腾与微爆现象以及油滴粒径分布进行了试验测量与变参数对比分析,探讨了在130℃温度条件下,乳化油含水量对乳化油喷雾液滴闪急沸腾和微爆的影响,揭示了微爆效应在喷雾雾化和液滴碎化中的作用机理.试验结果表明,包覆于油中的水相颗粒受热闪急沸腾所形成的高压蒸气团冲破无水边界层是导致油滴发生微爆和进一步破碎分裂的首要原因;微爆现象随乳化油含水量的增高而趋强;喷雾索特平均直径(SMD)的细化率随乳化油含水量和喷雾贯穿距的增加而增大,且乳化油含水量对喷雾SMD细化率的影响程度也随喷雾贯穿距的增加更加显著.     

闪急沸腾喷雾速度场的LDA研究

为探索代用燃料液化石油气LPG和二甲醚DME的喷雾机理,采用LDA技术测量了喷雾粒子的速度分布。为安全起见,用制冷剂R12作试验液体,它与LPG和DME有相似的物理特性。为做比较,在相同试验条件下对传统柴油喷雾进行了测量。考察了喷雾模式对速度分布的影响。结果表明,R12喷雾的速度分布比传统柴油喷雾均匀得多,前者的平均径向速度远大于后者。这被认为归因于闪急沸腾大大改善了雾化和液气混合。     

液态燃料跨/超临界喷射研究进展

对国内外近年关于液态燃料跨/超临界喷射的实验及数值模拟研究进行综述和分析。分析表明:超临界作为一种不可规避的工况,其喷射具有完全不同于亚临界喷射的特性,气液界面消失,液滴和液丝等结构由高密度流体团代替,成为一个由湍流支配的无相变的扩散过程。现有研究多是对跨/超临界喷射现象的观测与描述,对该现象产生的机理及其对燃烧的影响尚不明确。采用传统喷雾模型进行超临界喷射仿真,得到的结果与实验现象有很大误差;采用真实流体状态方程所进行的仿真可大幅减小这个误差,但结果仍不理想。指出:跨/超临界喷射对燃烧稳定性的影响是航空航天领域的研究方向,而内燃机领域则更关注跨/超临界喷射对短暂雾化过程以及燃烧效率的影响。     

螺旋形实心锥喷嘴雾化特性试验研究

为了对氨法脱硫用螺旋形实心锥喷嘴的雾化特性进行准确预测,基于高速阴影技术和图像处理方法,对两种不同螺旋升角的螺旋形实心锥喷嘴的流量特性、喷雾场结构特征、雾化角变化规律、破碎长度、液滴空间分布及平均粒径进行分析.结合脱硫常用的空心锥离心式喷嘴,开展了两种喷嘴的稳定性对比分析.结果表明:螺旋形实心锥喷嘴的流量特性与螺旋升角...