利用LSD技术对高压共轨柴油机喷雾特性SMD的研究

为更好地研究高压共轨柴油机喷雾特性,搭建了柴油喷雾特性激光测试试验系统,基于激光测试手段,利用平面激光粒径测试技术,对高压共轨柴油机喷雾微观特性—索特平均直径进行定量测量,分别考察不同喷孔直径、不同喷油压力下喷雾索特平均直径随时间的变化.研究表明,随着喷孔直径的增加,在1 600 μs内喷雾场中的平均索特平均直径增大;随着喷油压力的增加,在1 400 μs内喷雾场中的平均索特平均直径相对较小,分布也较均匀;喷雾场中粒径的分布趋于粒径较小的方向集中,因此喷雾场中索特平均直径的形态分布近似服从于概率分布中的非中心F分布,并根据其分布形态拟合出相应的非中心F分布函数.      

空气滤清器性能试验台气溶胶特性

利用Welas-2000气溶胶粒径谱仪,通过雾化效果对比实验分别探讨了气液比、喷雾溶液的动力粘度、表面张力等物理性质以及压缩空气的压力、速度、密度等参数对发生气溶胶浓度、粒径分布及其分散度的影响,通过理论分析计算,验证了实验得到的雾化液滴Sauter平均直径及其粒径分布的经验公式.     

柴油机选择性催化还原系统喷雾粒径分布试验

应用激光粒度仪研究了两种尿素喷射系统喷雾的粒径及其分布特征。对比分析了以纯净水和尿素溶液作为喷雾介质时喷雾粒径的分布情况,研究了喷射压力和喷射脉宽对无空气辅助喷射系统粒径的影响。改变有空气辅助喷射系统辅助气体的压力,测量了喷雾离开喷射器后的粒径分布。试验结果表明:以纯净水替代尿素溶液进行喷雾试验是可行的。无空气辅助喷射系统喷射压力由0.2 MPa升高至0.9 MPa,喷雾索特平均直径从146μm减小至49μm。在相同喷射周期内,无空气辅助喷射系统采用小喷射脉宽有利于喷雾雾化。有空气辅助喷射系统的雾化效果优于无空气辅助喷射系统。增大辅助气体压力可以提高有空气辅助喷射系统的雾化效果。     

柴油喷雾粒径空间分布特征理论与实验研究

为研究小型柴油燃烧器压力雾化喷嘴在喷雾外流场空间内的柴油喷雾粒径分布特征,采用激光粒度仪测量沿喷嘴出口轴向方向各截面处的液滴粒径分布。分别测试了不同配风量,不同喷油压力,不同喷雾锥角和油量条件下在 5 ~ 50 cm截面处的粒径分布,对其液滴平均索特尔直径进行分析,用分散指数表征液滴分布的均匀性。研究表明,喷雾粒径在空间的整体分布是在喷雾出口处区域最小,在浓雾区粒径最大但分布均匀。随风量和油压的减小,平均粒径增大,喷雾锥角对粒径影响不大,而油量对全局的空间分布影响较大。液滴在风量大的浓雾区分布均匀,但油压超过 1.2 MPa,初始破碎区的均匀度反而下降。初始破碎区的液滴粒径受液滴间相互作用影响,结合实验结果,引入液滴群整体作用系数B对理论推导的临界破碎粒径公式进行修正,平均误差5%。     

GDI喷油器超高压乙醇喷雾微观特性试验

为系统研究超高喷射压力下缸内直喷(GDI)喷油器乙醇喷雾的微观特性,采用相位多普勒粒子分析(PDPA)系统对10~50,MPa喷射压力下的喷雾进行了测试,并结合纹影法所获取的喷雾图像分析了喷雾形态发展、液滴粒径粒速的空间分布及随时间的变化规律.研究结果表明:提高喷射压力,枝状结构形成时刻提前,喷雾破碎过程加快;提高喷射压力,喷雾头部粒速增加,贯穿距变大;喷雾锥角随喷射压力的提高小幅度上升;提高喷射压力,乙醇液滴的索特平均直径(SMD)、DV90和DV50明显下降,但DV10下降幅度相对较小,处于剧烈破碎区的液滴粒径减小;超高压喷射有效抑制了25,μm以上大粒径液滴生成,降低粒径分布的离散程度,粒径为5,μm左右的液滴数量比例最大;超高压喷射下,在同一水平面不同测点位置,SMD的差异较小;随着测点距喷孔距离的增大,小液滴聚合现象会导致SMD变大.     

气体平均比定压热容直线关系式的优化

通过计算比较,气体平均比定压热容表中的数据与其直线关系式所得出的数据存在一定的误差。为了降低这种误差,本文直接用温度对平均比定压热容标准数据进行拟合,得出气体的平均比定压热容拟合关系式。经拟合发现:平均比定压热容与温度的关系至少在三次方以上才能比较准确拟合;为了提高拟合准确度和降低误差而增大计算量的方法是不可取得,本文保留了原始直线关系式模型,采用了将温度范围分段的方法,拟合出不同温度范围的直线关系式。以平均比定压热容表作为标准数据,比较直线关系式所得数据与拟合直线关系式所得数据,对气体平均比定压热容拟合直线关系式进行评估。通过计算及误差分析,优化后的直线关系式更加具有准确性,更加接近平均比定压热容表中的数值。因为拟合直线关系式是在原始计算方式上优化的,因此可以应用于工程计算中。     

供水压力对气水喷雾雾化特性及降尘效果的影响

为了掌握供水压力对气水喷雾雾化特性及降尘效果的影响,基于自主研发的气水喷雾降尘实验平台,对不同供水压力下的气水喷雾喷嘴流量、雾化特性参数及降尘效率进行了测定.结果表明:随着供水压力的增加,喷嘴耗气量以指数形式不断递减,而耗水量以指数形式递增;喷嘴雾化射程和雾滴体积浓度均随着供水压力的增加而增大,而雾化角先增大后减小;随着供水压力的增加,雾滴粒径呈现先增大后减小的变化规律,且供气压力越大所对应的拐点供水压力越高;随着供水压力的增加,气水喷雾对全尘和呼吸性粉尘的降尘效率均呈现先升高后降低的变化规律;气水喷雾对不同粒径粉尘的降尘效率存在差异,分级效率随着粉尘粒径的增加呈现先增大后减小的变化规律;气水喷雾分级效率存在一峰值,位于峰值粒径区域的粉尘保持较高的降尘效率,峰值粒径与雾滴粒径保持相同的变化趋势.在矿山采掘工作业场所进行气水喷雾降尘时,供水压力即不能过高也不能过低,为确保全尘和呼吸性粉尘的降尘效率,应选择接近且略高于供气压力的供水压力.     

矿井综采工作面风速对喷雾粒径影响规律试验

为研究矿井综采工作面喷雾除尘时,矿井风速对喷雾粒径的影响规律,利用模拟巷道喷雾降尘实验系统,在5个不同矿井风速影响下对4个喷雾压力、4个不同孔径喷嘴、5个不同轴线距离的喷雾粒径进行试验研究.利用Origin对试验数据进行曲线绘制,并将曲线进行了趋势分析与原因分析.结果表明:测点位置为0.68 m时,随矿井风速的增大,喷雾粒径呈增大趋势,并得出最小粒径99.25μm与最大粒径214.7μm的试验条件;不同喷雾压力和喷嘴孔径在矿井风速影响下程度不同,并将影响曲线进行对比和排序;测点轴线距离越远,喷雾粒径越小,即D_aD_bD_c D_d D_e;测点位置为0.38,0.68,0.95 m处的喷雾粒径随矿井风速的增大而增加,测点位置为1.28,1.58 m时,喷雾粒径在矿井风速0.25～0.65 m/s呈增大趋势,在0.65～1.05 m/s时呈减小趋势.试验研究结果为矿井喷雾除尘时,对于喷雾压力、喷嘴孔径、矿井通风风速的大小选择以及喷嘴布置的合理性提供参考.     

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.     

定压动态瓦斯解吸规律实验

为了研究煤粒瓦斯的解吸规律,设计了恒温定压动态瓦斯吸附解吸实验,提出一种计算瓦斯累积解吸量的方法,即通过测定参考罐和样品罐的压力,计算得到两罐自由空间瓦斯量,连通后得出两罐自由空间瓦斯量分别随时间的变化,进而得到瓦斯累积解吸量随时间变化的实测曲线,研究了同一煤质不同粒径的煤样在不同初始煤粒瓦斯压力下的解吸特性.实验结果表明:煤粒瓦斯累积解吸量的倒数与时间函数成线性关系;同一粒径煤粒初始压力越大,最大瓦斯解吸量越大;相同初始压力条件下,煤粒粒径越小煤粒瓦斯解吸速率越快.该研究成果对预测煤矿瓦斯涌出量具有重要的理论指导意义.     

LPG/柴油混合燃料喷雾特性的试验研究

采用高速摄影技术,对液化石油气(LPG)、柴油以及两种LPG／柴油混合燃料(LPG质量分数分别为30％及50％)的喷雾特性进行了对比实验研究,探讨了混合燃料成分、启喷压力、喷孔直径和喷射背压等参数对喷雾贯穿和喷雾形状的影响规律．研究结果表明,在相同的喷射条件下,纯LPG的喷雾贯穿距离最短,蒸发气化速度最快;四种燃料喷雾的贯穿距离均随背压的升高而减少,而其喷雾锥角则随背压的升高而增大;当背压大于LPG的临界压力时,两种混合燃料的喷雾贯穿距离和喷雾锥角均随喷射压力的上升、喷孔直径的增大而增大;背压对贯穿距离、喷雾锥角的影响均大于启喷压力．     

二甲醚的油束模型和试验研究

根据二甲醚（DME）的喷雾试验，提出了针对二甲醚燃料的油束喷雾模型，并确定了喷雾油束模型常数，该模型可以计算出喷雾特性的主要参数，包括贯穿度、索特平均直径和喷雾锥角等。模型计算和试验研究表明：贯穿度随喷孔直径、背压和喷油初速的增大而增大；索特平均直径随喷孔直径和背压的增大、喷油初速的减小而增大，喷雾锥角公式考虑了燃料物性和液、气相互运动的作用，因而与实测结果符合较好，油束模型与试验结果基本吻合。     

基于RANS和LES湍流模型的二甲醚超临界喷雾数值模拟

分别采用RANS和LES湍流模型耦合KH-RT破碎模型对二甲醚超临界非燃烧喷雾实验进行数值模拟,研究两种湍流模型的适用性,并对比分析二甲醚亚临界喷雾和异辛烷超临界喷雾的发展过程。同时,基于LES湍流模型探讨了环境温度和压力以及喷射温度和压力的变化对二甲醚超临界工况下喷雾贯穿距的影响。结果表明,RANS和LES湍流模型均能较好地模拟二甲醚超临界喷雾,LES湍流模型的模拟结果与喷雾实验观察结果更吻合;与二甲醚亚临界喷雾相比,其超临界喷雾的雾化效果更好;在相同初始条件下,二甲醚超临界喷雾的雾化效果要优于异辛烷超临界喷雾;二甲醚超临界喷雾贯穿距随环境温度、燃油喷射温度和喷射压力的升高而增大,随环境压力的升高而减小。     

初始液滴尺寸分布对超高压喷雾大涡模拟的影响

分别在100、200 MPa常规喷油压力和300 MPa超高压喷油压力条件下,研究了不同初始液滴尺寸分布对柴油喷雾结构的预测性能.基于OpenFOAM开源平台比较了欧拉-拉格朗日喷雾仿真中常用于计算初始液滴尺寸分布的两种方法——Blob和Rosin-Rammler.结果表明:在300 MPa超高喷油压力下,Blob方法...     

直喷式柴油机气缸内喷雾特性的研究

本文介绍直喷式柴油机燃油喷射和气缸内喷雾特性的统一计算模型。模型中考虑了喷油过程、气缸内气流运动和燃烧室结构等对燃油喷雾贯穿及分布的影响。高压油管内燃油运动用特征线法求解,喷雾过程用稳态射流理论计算,本文还对采用高速摄影技术研究柴油机气缸内喷雾贯穿作了讨论。     

二甲基醚喷雾混合过程的计算研究

采用气相射流模型对二甲基醚的喷雾特性进行了模拟计算,并将其与柴油喷雾的模拟计算值进行了对比．结果表明,在喷孔直径、环境密度等参数相同的条件下,二甲基醚喷雾的轴心速度和浓度的衰减速率均大于柴油喷雾的,而二甲基醚喷雾的贯穿距离与锥角则分别小于和大于柴油喷雾的．当环境密度和喷孔直径改变时,DME喷雾的轴心速度、贯穿距离和喷雾锥角均会随之变化．模拟计算结果与实验观测结果基本相符。     

二甲醚喷雾特性的研究

采用高速摄影和激光阴影法在压力容弹中研究了喷油启喷压力、环境介质的密度、喷孔直径等参数对二甲醚喷雾特性的影响,并与柴油的喷雾特性进行了对比,结果表明：二甲醚的喷雾贯彻度小于柴油,喷雾锥角比柴油大;随着环境介质密度的增加,二甲醚的喷贯穿度减小,喷雾锥角增大;随着喷孔直径原增大,喷雾贯穿度和喷雾锥角均增大;当喷嘴启喷压力在10．0－15．0MPa之间变化时,二甲醚的喷雾贯穿度和喷雾锥角等特性没有变化。     

缸内直喷汽油机高压涡旋喷油器的油束模型

根据燃油薄膜模型和表面波破碎理论，在KIVA3程序的基础上建立了适合于计算缸内直喷汽油机高压涡旋喷油器油束特性的模型。应用此模型计算出了油束特性的主要参数，包括贯穿度、油束整体和轴向横截面上的索特平均直径等，并研究了高压涡旋喷油器在不同喷射压力和不同背压下的油束外形结构和油束特性参数。计算结果表明，高压涡旋喷油器油束边缘有环涡存在；随着喷射压力的增加燃油薄膜厚度减小，速度和油束贯穿度增加，轴截面索特平均直径减小；随着背压的升高，油束贯穿度减小而整体索特平均直径增加。该油束模型与实验结果吻合良好。     

喷油泵转速变化对乳化液喷雾特性的影响

采用高速摄影技术,研究了压力雾化喷嘴对甲醇、水和柴油多组元乳化液的雾化特性.结果表明:当实验工质为乳化液时,提高喷油泵的转速,喷油器喷嘴的有效喷射压力随之上升,喷雾贯穿速度提高,喷雾锥角增大,喷雾的持续时间增长;乳化液和柴油的喷雾有一定的差异,即柴油的喷雾锥角比乳化液的大,喷油器的嘴端压力比乳化液的小,喷雾持续时间也比乳化液的短.