基于Matlab数字图像处理的多片喷雾特性研究

从提高直喷柴油机缸內油气分布均匀性及减少燃油附壁来降低排放的角度出发,开发了利用多孔油嘴喷出的油束近距离撞击导向平面的多片喷雾系统.应用高速摄影对自由喷雾和多片喷雾的喷雾过程进行了试验研究,使用Matlab软件对数字图片进行后处理,测取了投影喷雾贯穿距、喷雾锥角、喷雾面积等宏观喷雾特性参数.试验结果表明:与自由喷雾相比,在相同背压条件下,多片喷雾的投影贯穿距明显缩短,投影喷雾扩散角、投影喷雾面积增大;碰撞后油滴细化,雾化改善,油束液核区减小;多片喷雾具有扩散度高、液核区小、空间分布均匀等特点,有利于缸內均匀混合气的形成.     

高压共轨燃油喷射雾化特性试验研究

基于GS-1000型高压共轨试验台和定容容器,利用高速摄影技术对高压共轨燃油喷射的雾化特性进行了研究。通过计算机采集多种工况下的喷雾雾化图像,并利用C#语言编制的图像处理软件对喷雾图像进行了精确处理,测取了喷雾贯穿距、喷雾锥角等喷雾特性参数。试验结果表明：喷雾贯穿距随喷射压力的升高而增大,喷射压力对喷雾锥角的影响不明显。燃油喷雾贯穿距随背压的升高而减小,喷雾锥角随背压的升高而增大。     

高压共轨燃油喷射雾化特性试验研究

基于GS-1000型高压共轨试验台和定容容器,利用高速摄影技术对高压共轨燃油喷射的雾化特性进行了研究。通过计算机采集多种工况下的喷雾雾化图像,并利用C#语言编制的图像处理软件对喷雾图像进行了精确处理,测取了喷雾贯穿距、喷雾锥角等喷雾特性参数。试验结果表明:喷雾贯穿距随喷射压力的升高而增大,喷射压力对喷雾锥角的影响不明显。燃油喷雾贯穿距随背压的升高而减小,喷雾锥角随背压的升高而增大。     

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。     

可控热氛围下柴油/丙烷混合燃料低压喷雾及自燃特性试验

利用高速摄影仪研究了可控热氛围下柴油/丙烷混合燃料低压喷雾及自燃特性,首先对混合燃料喷雾发展过程进行了研究,归纳出了喷雾贯穿距及锥角随时间的变化规律,在此基础上应用可控热氛围燃烧器,对混合燃料喷雾自燃特性进行了研究.结果表明:混合燃料喷雾形态相比柴油更加宽而短,随着混合燃料中丙烷含量的增加,喷雾贯穿距逐渐缩短,喷雾锥角增大.混合燃料喷雾着火延迟期表现出多阶段的变化规律,在较低的协流温度下,随着丙烷比例的增加,喷雾着火延迟期显著增大;而随着协流温度和丙烷比例的增加,使得喷雾着火延迟期先减小后增加;协流温度继续增大后,随着丙烷比例的增加,喷雾着火延迟期单调减小.混合燃料喷雾火焰起升高度变化规律与着火延迟期随协流温度变化规律相类似,即较长的着火延迟期对应较高的起升高度,而较短的着火延迟期对应较低的起升高度.     

第三代伞状喷雾的分布特性及多片喷雾系统的应用研究

为解决前两代伞状喷雾在高背压下贯穿距不足的问题,借鉴碰撞喷雾方式,提出了第三代伞状喷雾概念。通过高速摄影对喷雾的分布特性进行了研究,结果表明:喷雾具有贯穿距可设定、扩散度高、空间分布均匀等特点。为避免碰撞后二次油束雾线相互干涉,又提出了一种多片喷雾概念,并在单缸四气门135柴油机上对多片喷雾燃烧系统进行了初步的性能试验,结果显示:系统能够有效地促进缸内均质混合气的形成;在供油提前角为19°CA时,全负荷范围内柴油机的油耗和碳烟排放均较低。     

环境气体温度和密度对柴油机高压喷雾的扩展和碰壁过程的影响

本文在定容弹中用高速摄影研究了环境气体温度和密度对喷射压力为75～134MPa的柴油机喷雾贯穿距离、喷雾角及碰壁过程的影响.结果表明,环境温度对高压喷雾的影响远比对常规压力喷雾显著.环境温度升高后,高压喷雾的贯穿距离有所减小,而喷雾角则明显增大,在高温高密度下,喷雾角可增至30°以上.高压喷雾与常温壁面碰撞时,几乎看不到反跳现象,但在壁温较高时,壁面附近将有较浓密的液雾,且在液雾和壁面间有一蒸气层.环境密度对高压喷雾的影响在定性上与对常规压力喷雾相同.当喷射压力由75MPa提高到134MPa时,贯穿距离反而有所减小.本文根据这一实验结果提出了一个考虑了喷射压力和温度影响的计算贯穿距离的经验公式.     

柴油机多片碰撞喷雾的雾化及燃烧特性

基于搭建的喷雾可视化系统对两种方案的多片碰撞喷雾进行了可视化研究.试验中分别使用普通柴油及掺有一定比例乙醇-汽油的柴油,对碰撞方案和乙醇汽油的加入对于柴油机排放的影响进行了试验.结果显示,与多片全碰喷雾方案相比,多片半碰喷雾具有更好的雾化及排放特性.混合适当比例乙醇-汽油的柴油具有更快的燃烧速度以及更短的燃烧持续期.与...     

基于喷雾可视化装置的碰撞喷雾研究

设计了一套由定容室、供油系统、控制系统、图像采集及处理系统组成的定容弹喷雾可视化试验系统.利用系统对不同背压下,带有中央凸台的TR燃烧室的碰撞喷雾分布特性进行高速摄影研究.通过分析喷雾照片可知随着背压增加,油束的贯穿距减小,喷雾分布的扩散度提高,喷雾锥角增大,碰壁后喷雾空间分布更加均匀,观察结果与理论分析相一致.试验结果表明:系统具有成相清晰、可靠性高、结构简单、成本低廉、操作方便、使用灵活等特点.     

共轨系统变结构喷油嘴喷雾特性试验研究

为了深入研究喷油嘴喷孔锥度(K系数)对其喷雾特性的影响,设计了不同K系数的喷油嘴,进行喷雾试验,结果表明:随着K系数增加,在喷雾初期,喷雾贯穿度增加,喷雾锥角减小,喷雾投影截面面积增加;而在喷雾后期变化规律不明显。随着轨压的增大,喷雾贯穿度逐渐增加,喷雾投影截面面积增大,轨压对喷雾锥角的影响不明显,且K系数对贯穿度的影响减小。随着环境背压的增加,喷雾贯穿度逐渐减小,喷雾锥角增大,喷雾投影截面面积减小,且K系数对贯穿度变化的影响减小。     

伞喷油雾与热多孔介质相互作用的数值模拟

为深入认识多孔介质发动机中均匀混合气的形成,用改进的KIVA-3V详细模拟了伞喷油雾与热多孔介质之间的相互作用．在KIVA-3V中增加了油滴碰撞热多孔介质壁面的碰撞模型、传热模型．为检测数值模型的合理性,在Senda等人的实验条件下进行了数值计算．油束碰壁后油滴和油蒸气分布的数值计算结果与实验结果吻合较好．在简化多孔介质结构的基础上和不同的环境压力及喷雾锥角时,模拟了伞喷油雾与热多孔介质的碰撞过程．计算结果表明,伞喷油雾的喷雾锥角及空间压力对油滴在多孔介质中的分布有着很大的影响,在多孔介质厚度一定时,通过调节这些参数,能够形成均匀混合气．     

直喷式柴油机缸内涡流场中燃油喷雾的发展及其壁面限制作用的研究

本文提出了一个描述涡流场中油束喷雾发展过程的准维模型，在计算油束的偏转时，考虑了质量与动量的不均匀性，由计算中还可以得到油束着壁时的落点位置和入射角，模型计算和实验结果吻合较好，此外，在本实验数据的基础上拟合出一个描述油束前锋中心在涡流中偏转轨迹的经验公式。     

空心喷雾油滴碰撞热多孔介质的数值研究

为加深对多孔介质发动机中均匀混合气形成的了解,用改进的KIVA-3V详细模拟了空心喷雾油滴碰撞热多孔介质的过程。在KIVA-3V中增加了油滴碰撞热多孔介质壁面的碰撞模型、传热模型及空心喷雾的线性不稳定性液膜破碎(LISA)模型。油滴与热壁的碰撞模型和传热模型经检验证明了其合理性。在简化多孔介质结构的基础上,在不同的环境压力及喷雾锥角下,模拟了空心喷雾与热多孔介质的相互作用。计算结果表明:油雾在碰撞到热多孔介质后,发生分裂的油束和多孔介质区域的高温,促使油滴实现快速蒸发并为油蒸汽与空气充分混合创造了前提。不同的空间压力及喷雾锥角直接影响到油滴在多孔介质中的分布。     

非食用源生物柴油喷雾特性的试验研究

采用高速摄影在基于高背压、大可视化场的定容弹(CVB)中研究了不同掺混比生物柴油的喷雾特性,并与柴油进行了对比。试验发现,随掺混燃料中生物柴油比例的增加,喷雾贯穿距增大,喷雾锥角减小,喷雾前端面速度增大。在0.05~0.475S时段的喷雾锥角对喷雾变化起重要作用,其中0.475S一般对应最终稳定的喷雾锥角。不同掺混比的生物柴油,在喷射后0.8 ms时,喷雾贯穿距开始出现较为明显的区分。     

Effect of Impingement Density and Nozzle to Target Distance on Spray Cooling of Steel Plate—An Experimental Investigation

In the steel making industry, high heat fluxes are obtained using effective cooling techniques such as spray impingement cooling. Spray impingement technique involve factors like droplet size, spray height and spray angle, impingement density, and nozzle geometry rendering it very difficult to measure the effects of individual parameters. In the present study, the cooling rate of the plate was experimentally investigated using distilled water as coolant in 3 pressurized nozzles for spray over the surface of the steel plate at elevated temperatures and the behavior of plate temperature with time was tabulated. Cooling curves were generated for different and varying spray parameters like water pressures, nozzle tip to surface distance, and impingement density. It was observed that the cooling rate at the stagnation zone was strongly dependent on the water pressures and nozzle tip to surface distances with maximum cooling rates reaching within 1–2 seconds after the impingement. The average impingement density increased with increase in water pressure and the cooling rate reduces at higher pressures and nozzle tip to surface distances.     

Effects of spray characteristics on combustion performance of a liquid fuel spray in a gas turbine combustor

Spray characteristics like mean drop diameter and spray cone angle play an important role in the process of combustion within a gas turbine combustor. In order to study their effects on wall and exit temperature distributions and combustion efficiency in the combustor, a numerical model of a typical diffusion controlled spray combustion in a can‐type gas turbine combustion chamber has been made. A simple k–ϵ model with wall function treatment for near‐wall region has been adopted for the solution of conservation equations in carrier phase. The initial spray parameters are specified by a suitable PDF for size distribution and a given spray cone angle. A radiation model for the gas phase, based on modified first order moment method, and in consideration of the gas phase as a grey absorbing–emitting medium, has been adopted in the analysis. It has been recognized that an increase in mean drop diameter improves the pattern factor. However, the combustion efficiency attains its maximum at an optimum value of the mean diameter. Higher spray cone angle increases the combustion efficiency and improves the pattern factor, but at the same time, increases the wall temperature. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

柴油机缸内环境下碰壁喷雾的蒸发特性研究

在高温高压定容弹内基于紫外/可见光两波长激光吸收与散射法测得的柴油模拟燃料碰壁喷雾的气液两相浓度分布、贯穿距、平均粒径等数据,并由此研究碰壁喷雾蒸发模型的准确性,提出了碰壁喷雾的标定方法,最后用标定好的模型对不同喷油量条件下的喷雾进行预测并用实测数据进行验证。由此揭示了主要标定参数对蒸发特性的影响规律,如回弹韦伯数越大蒸发量及蒸发速率下降越明显等,并提出了蒸发碰壁模型的主要标定参数的确定方法。     

小流量旋流喷嘴喷雾性能影响因素的试验研究

在超高压燃油喷雾试验台上测试分析了不同环境背压及喷射流量对适用于斯特林发动机的小流量压力旋流喷嘴燃料喷射性能的影响。结果表明:喷嘴的喷雾形态受燃烧室背压的影响最明显,背压升高,喷雾锥角减小;喷射流量的影响受背压的限制,中高背压下,流量增大到一定程度后锥角开始变小,流量继续增大,雾化效果变差。喷嘴设计流量的影响为:增大设计流量,相同工况下的喷雾锥角有增大的趋势,但有效雾化的最小临界流量值变大;设计锥角的影响和设计流量类似:较大喷射流量工况下,大设计锥角喷嘴对高背压的适应性较好。研究认为:小流量工况只能采用小设计流量的喷嘴,且对高背压的适应性较差;在大流量工况下,设计流量和设计锥角均较大的喷嘴对高背压工况具有更好的适应性。