压力旋流喷嘴雾化特性的实验研究

通过激光粒度分析仪和高速摄像机对压力旋流喷嘴的雾化特性进行了实验研究,分析了不同喷雾压力及喷嘴孔径对雾粒索特尔平均直径(SMD)、雾粒运动速度和雾化角的影响。研究表明:雾粒SMD及雾化角不仅随喷雾压力的增大而减小,也随喷嘴孔径的减小而减小,同时,雾粒SMD在雾场轴向方向先增大后减小,最后趋于稳定;雾粒轴向运动速度不仅随着喷雾压力的增大而增大,也随喷嘴孔径及距离的增大而减小。     

喷雾冷却轴线处的雾化特性分析

喷雾冷却具有极强的冷却能力,在电力电子设备中拥有广阔的应用前景,其传热机理一般认为与其雾化特性具有重要关联,本文对喷雾冷却的雾化性能进行了实验研究,总结出喷嘴口径、喷雾压力及喷雾介质对喷嘴雾化参数的影响规律。对喷嘴的雾化性能及其影响因素进行了理论分析,通过因次分析建立了喷嘴轴线处的雾滴sauter平均直径（SMD）与喷雾压力、喷嘴口径、喷雾高度、雾化介质的物性参数之间的实验关联式。结果表明,该实验关联式可以较为准确的描述轴线处的雾滴粒径的变化规律。研究结果将为喷雾冷却系统设计中喷嘴的选型、喷雾压力的设定和喷雾效果的优化提供参考。     

溶有甲烷煤油的稳态喷雾特性研究

研究了当溶有甲烷的煤油稳态通过直圆孔喷嘴时形成减压沸腾喷射的喷雾特性，试验使用了基于小角度向前散射理论的激光粒度分析仪和数码照相机，由溶解压力控制甲烷的溶解量，利用溶解气体释放产生的沸腾现象来改善雾化，分析了不同的甲烷溶解量、测量位置、喷射压力和喷嘴长径比对流量系数、喷雾形状和锥角、索特平均直径的影响．研究表明：对应于不同长径比的喷嘴，存在一个溶解度临界值，溶解度大于该值时促进雾化，小于该值时抑制雾化；甲烷的溶入使煤油喷雾锥角急剧增大；喷嘴内部气液两相流的性质对溶气油喷雾特性有很大的影响。     

高压细水雾喷头流量系数与雾场特性的关系

喷头流量系数是细水雾系统设计喷头选型的关键设计参数之一,其决定细水雾的雾场特性从而直接影响细水雾系统的灭火性能。为了研究高压细水雾喷头流量系数与雾场特性的关系,构建了喷头及喷嘴雾场特性冷态实验平台,实验测量了两种流量系数的喷头(K=1.0,2.5)及其喷嘴的雾滴粒径分布、雾化锥角、雾场强度等雾场特性参数。实验结果表明系数K从1.0增大至2.5,喷嘴及喷头的雾化锥角、雾滴粒径分布及雾场强度都显著增大。     

基于压力变量喷雾的雾化特性及其比较

讨论了基于压力变量喷雾的流量调节范围、雾量分布、喷雾角、雾滴粒径、速度及喷雾动态特性等雾化特性随流量的变化规律,定量比较了PWM连续式、PWM间歇式和基于压力的变量喷雾的雾化特性.结果表明,压力变量喷雾流量调节范围约为2;随流量的减小,雾量分布向中央集中剧烈,雾滴粒径增大明显,喷雾角、雾滴粒径随流量的变化率分别为1.08°/%,-1.562 μm/%;雾滴速度显著减小;动能中值直径(KEMD)和比能(SE)随流量的变化率分别为-1.50 μm/%, 0.228 7(J/kg)/%,压力变量喷雾的能量利用率低.比较3种变量喷雾的雾化特性,基于压力变量喷雾的流量调节范围最小,对雾化特性的影响最大;PWM连续式变量喷雾的流量调节范围最大;PWM间歇式变量喷雾流量控制对雾化特性的影响最小.     

喷雾冷却轴线处的雾化特性的实验研究与数值分析

喷雾冷却具有极强的冷却能力,在电力电子设备中拥有广阔的应用前景;其传热机理一般认为与其雾化特性具有重要关联。对喷雾冷却的雾化性能进行了实验研究,总结出喷嘴口径、喷雾压力及喷雾介质对喷嘴雾化参数的影响规律。对喷嘴的雾化性能及其影响因素进行了理论分析,通过因次分析建立了喷嘴轴线处的雾滴sauter平均直径(SMD)与喷雾压力、喷嘴口径、喷雾高度、雾化介质的物性参数之间的实验关联式。结果表明,该实验关联式可以较为准确的描述轴线处的雾滴粒径的变化规律。研究结果将为喷雾冷却系统设计中喷嘴的选型、喷雾压力的设定和喷雾效果的优化提供参考。     

利用PIV技术对柴油机高压喷雾流场的可视化研究

研究不同喷雾时刻及介质状态变化对柴油喷雾流场的影响.采用PIV(particle image velocimetry)激光测试技术对高压柴油喷雾流场进行速度场测量实验.实验时利用前次喷雾的液滴作为示踪粒子对当次喷雾进行速度场计算.分别进行了单次喷雾时刻、喷油压力、介质密度不同时的喷雾实验.喷雾过程中在雾注前锋周围会形成卷吸涡,且其强度随喷雾的发展及喷油压力的提高而增加;当介质密度增加后,雾注前锋贯穿速度降低,相对速度增加.柴油喷雾过程中形成的卷吸涡有利于柴油向周围空气的扩散,提高喷油压力可以有效地强化这种效果;介质密度增加使液滴密集度增加,对油气扩散混合有不利影响.     

喷雾冷却沸腾传热强化试验

随喷雾流量及过热度增加,热流密度增大,但热表面中心干涸区变大、液膜覆盖区减小,表面利用率降低,传热性能有提升空间。基于此,通过改变单喷嘴高度、设计微孔阵列喷嘴两种途径,探讨热表面液膜均匀性和喷雾冲击强度对传热的影响规律。结果表明单喷嘴高度存在最佳值(4 mm),此时热表面无干涸区,喷雾冷却沸腾传热性能最强;与喷嘴高度6 mm相比,在喷雾流量为50 mL/min、过热度为20 K时,热流密度提高了13%;微孔阵列喷嘴形成的液膜分布更均匀,使得表面温度也较均匀,当过热度大于10 K,微孔阵列喷雾传热性能更优,比上述工况下单喷嘴的热流密度提高16%。强烈冲击的均匀薄液膜是决定喷雾冷却沸腾传热的关键,为进一步强化喷雾冷却沸腾传热提供了可行的方向。     

喷雾冷却沸腾传热强化试验

随喷雾流量及过热度增加,热流密度增大,但热表面中心干涸区变大、液膜覆盖区减小,表面利用率降低,传热性能有提升空间。基于此,通过改变单喷嘴高度、设计微孔阵列喷嘴两种途径,探讨热表面液膜均匀性和喷雾冲击强度对传热的影响规律。结果表明:单喷嘴高度存在最佳值(4 mm),此时热表面无干涸区,喷雾冷却沸腾传热性能最强;与喷嘴高度6 mm相比,在喷雾流量为50 mL/min、过热度为20 K时,热流密度提高了13%;微孔阵列喷嘴形成的液膜分布更均匀,使得表面温度也较均匀,当过热度大于10 K,微孔阵列喷雾传热性能更优,比上述工况下单喷嘴的热流密度提高16%。强烈冲击的均匀薄液膜是决定喷雾冷却沸腾传热的关键,为进一步强化喷雾冷却沸腾传热提供了可行的方向。     

气液同轴敞口型离心喷嘴的自激振荡特性实验

为了研究气液同轴敞口型离心喷嘴的自激振荡特性,采用阴影法和动态测量系统开展了常温大气环境中的喷嘴雾化试验.喷嘴自激振荡时,出口附近存在明显的周期性雾化过程,上游瞬态压力形成周期性脉动,压力脉动、噪音和雾场图像频率高度一致,范围约为1583～5634 H z.通过试验分析了喷嘴流量特性规律,在雾场稳定时和自激振荡时气相与液相相互阻塞均会造成喷前压力升高,液相流量对气相喷前压力影响较大.喷嘴自激振荡频率随气相和液相流量增长,相对液相流量较为敏感,液相流量增至一定临界值,自激振荡消失,而气相流量增长始终伴随自激振荡频率缓慢提高.喷嘴存在自激振荡产生的上下液相边界条件,自激振荡范围随着气相流量增大而变宽,气相对自激振荡起促进作用,而液相阻碍了自激振荡发展.增加内喷嘴壁面厚度时,液膜厚度增加,无量纲气核尺寸减小,自激振荡频率增大.     

Middle or low water pressure direct spiral double helix converging nozzle structure optimization and flow field analysis

In order to solve the problem of using middle or low water pressure to form fine water mist,a new nozzle is proposed in fire rescue robot.Existing water mist nozzles are basically used for high pressure and in large size,complex structure and poor low pressure atomization effect in comparison with requirement of snake-like fire rescue robots.On the basis of comprehensive typical spray nozzles,a direct spiral double helix converging nozzle(DSDHCN) is proposed,which has the advantages of small volume,light weight,simple structure,and convenient installation.To make the spray nozzle have good performance,and meet the requirements of more efficient fire extinguishing,a numerical study is carried out to analyze the internal and external full flow field of nozzle.A gas-liquid two-phase flow is applied to simulate the external full flow field of nozzle with VOF model in fluent software.The simulation results show the real situation of water flow out of the atomization nozzle and the water jet trajectory.Some simulations about middle or low water pressure direct spiral double helix converging optimized nozzle have been done in 30 bar pressure.The simulation results show that the optimized nozzle structure not only makes the spray droplets have a good cone angle,but also have a sufficient axial velocity,which proves the structure rationality of the proposed optimized nozzle.     

压力式细雾喷嘴雾化特性的研究

对液体的雾化机理及喷嘴的雾化特性进行了理论分析,用因次分析的方法建立了细密雾化喷嘴的准则关系式,用最小二乘法回归了TF型喷嘴平均直径的准则关系式.     

柴油机伞帘喷雾燃烧系统的试验研究

在四气门单缸柴油机上研究了伞帘喷雾(UCS)燃烧系统性能．结合喷油过程测试结果和缸内空气运动数值模拟结果，综合分析了试验结果．结果表明，与原机相比，UCS系统的燃油经济性明显提高，烟度、最高燃烧压力、排气温度和NOx排放明显降低．这归因于喷雾碰壁引起的喷雾体积和空气卷吸量增加及燃油的二次雾化．但在中低负荷工况，由于壁面温度低，其CO和HC排放量明显高于原机．它在上止点后着火；着火时，准伞形喷雾和帘状喷雾的扩展范围已很大．     

弹簧喷嘴雾化性能试验研究

对弹簧喷嘴进行了雾化性能试验研究,结果表明,射流一开始呈连续的液膜,然后液膜破裂成液线及最终的液滴;随着负荷的增加,弹簧喷嘴雾化锥角逐渐增大;在额定负荷下,弹簧喷嘴的雾化对称性和雾化液滴粒径平均分布情况都较为良好;随着负荷的增加,弹簧喷嘴雾化液滴的索太尔直径、最小直径和最大直径都逐渐增大.     

双流体喷嘴荷电雾化特性

针对压力雾化难以雾化高粘度液体的问题,设计了双流体喷嘴,利用气体动能提高雾化效果.以空气、水为介质,对双流体喷嘴进行了试验研究,测量得出了各控制参数间的互相牵制关系,发现了气液流量之间的一般规律.改变气液压力可以有效改变喷量与雾滴粒径以满足不同雾化要求,雾化片孔径的大小对雾化特性的影响很大.电极电压增大,荷质比随之增加,并从理论上进行探索,分析得出了当荷电雾滴荷质比达到分裂极限时,雾滴将进一步破碎雾化.试验表明,该喷嘴具有气耗低,喷量调节范围宽的特点,对高低粘度液体均能有效雾化,荷上静电以后,液滴粒径更加细小、均匀.     

喷雾重叠率对带钢冷却效果的影响

本文建立了双喷嘴气雾冷却系统的物理和数学模型,在固定单个喷嘴流量、压力、雾化角和喷嘴喷射距离的条件下,利用FLUENT软件对喷雾重叠率分别为0、25%、50%和75%时,雾化场中液滴分布、液滴速度以及带钢表面温度分布、带钢冷却速度进行仿真计算。数值模拟结果表明,当喷雾重叠率为25%时,雾化场内液滴的位置分布、带钢表面液滴的速度分布以及带钢表面的温度分布最为均匀,带钢冷却效果最佳;但与其他喷雾系统的特性参数相比,喷雾重叠率对带钢的冷却速度影响不大。     

斯特林发动机压力涡流喷嘴的喷雾特性试验

采用高速摄影技术,研究了斯特林发动机压力涡流喷嘴的喷雾发展过程及喷雾特性,并考察了喷射压力和气体引射对喷雾特性的影响.结果表明,压力涡流喷嘴初始喷雾阶段雾化效果较差,持续时间较短,主喷雾发展过程有明显的空气卷吸涡流现象;柴油主喷雾锥角随喷油时间先迅速增大后逐渐减小至稳定,而贯穿距离则逐渐增大至稳定,喷雾锥角随喷油压力的提高而增大;引射空气对稳态喷雾形态有明显影响,使得喷雾扩散范围明显扩大,油气混合更加充分.     

基于Fluent的船舶辅锅炉喷油器喷雾数值仿真

为提高船舶辅锅炉热效率,减少燃油消耗率,保护燃烧室组件,预防机械故障,利用CFD商业软件Fluent6.2作为仿真求解器,用欧拉-拉格朗日模型对船舶辅锅炉喷油器的喷射雾化进行数值模拟,得到了油滴轨迹及雾滴空间散布情况等雾化特性数据,为船舶燃油锅炉雾化器设计、故障诊断与选用提供参考.     

燃油荷电喷雾燃烧的冷态试验研究

喷雾燃烧是燃油的基本燃烧方式 ,改善雾化是提高燃烧效率、降低排放的关键 将静电技术应用于燃油喷雾燃烧 ,目的是研制一种全新的燃油燃烧技术———荷电喷雾燃烧 本文是对这一燃烧方式进行冷态荷电喷雾的试验研究 ,在试验研究过程中研制了燃油荷电装置、荷质比测定装置、燃油雾滴的捕集液 ,准确地进行了荷质比、雾滴粒径的测量 并首次将PIV技术应用于荷电喷雾的试验研究 ,结果表明 :在相同条件下 ,燃油荷电后将使雾滴粒径降为非荷电时的 5 0 %左右