内燃机燃油喷射雾化过程的边界条件分析

根据流体力学理论和微分几何知识，分析推导了内燃机燃油喷射雾化过程的边界条件，它描述了在自由面上燃油与气体间的相互作用，其分析推导为进一步揭示燃油喷射雾化过程的机理提供了理论基础。     

燃油喷雾气液两相三维浓度的同步激光测量

燃油喷射瞬态雾化、蒸发及与空气混合过程的研究，是目前国内外柴油机燃烧与净化研究的前沿课题。利用激光技术与计算机图象处理技术，首次提出了对燃油喷雾蒸发过程中，气液两相的油滴密度与燃气浓度的三维分布，进行动态非接触同步定量测量的理论，通过自建的测试系统，给出了部分试验结果，为柴油机燃烧性能及排污的进一步改善提供了一定的理论依据。     

燃油乳化液射流的喷雾特性

分析了燃油乳化液射流的发展模型和游离水的微爆炸特性,提出空化对射流的破坏作用能使射流雾化角发生改变,因此判定乳化燃油雾化效果的一个重要准则是雾化角。在给定容积的容器内充入氮气,采用遮盖式喷嘴,利用高速摄影机分析了无水柴油和具有不同含水量的柴油乳化液射流在高压脉冲喷射气体介质时游离水滴发生微爆炸的喷雾特性。理论和实验研究表明:燃油中含有大量的微小水滴降低了卸载时射流断裂的动力强度,使其具有更强的分散性。柴油乳化液比无水柴油能喷射出更多的体积,射流宽度变大,喷射的雾化角增大,当乳化液中水的含量为10%时,喷射雾化角达到最大值。     

重油活塞发动机夹气燃油喷射系统仿真研究

为研究航空重油内燃机燃油系统的雾化问题，进行了重油活塞发动机夹气喷射系统的仿真研究.建立了某型发动机夹气燃油喷射系统的数学物理模型，校核了夹气燃油喷射系统的物理模型，研究了结构、运行及环境参数对燃油系统的特性影响.结果表明稳压腔容积越小，压力波动幅值越大；压差越大，相同喷油脉宽下的燃油流量越大；随燃油温度升高，喷油量略有减小；海拔越高，压力建立越慢.随着海拔高度的增加，气体压力达到600 kPa所需的时间也逐渐增加，研究为燃油系统配机提供了理论依据.      

某航空燃油喷嘴雾化特性分析及结构优化

燃油雾化在航空发动机预混燃烧过程中起着至关重要的作用.为提高某航空燃油喷嘴的雾化特性，改进和优化其结构参数，采用流体体积(VOF)界面捕捉算法和正交试验设计相结合的方法，研究了喷嘴的内部流动及结构参数(扩张角、直线段长度、旋流槽升角、旋流槽个数)对雾化特性的影响规律.结果表明：旋流槽上的局部漩涡影响喷嘴内部燃油流动，通过改变旋流槽入口的结构形式消除局部压力损失；旋流槽个数对索特尔平均直径(SMD)的影响最为显著，扩张角是影响雾化锥角最大的因素，存在一个最优的旋流槽升角使油膜厚度最小，直线段长度对雾化特性的影响相对较小；当扩张角为60°、直线段长度为0.25 mm、旋流槽升角为45°、旋流槽个数为2时，优化效果最佳.优化后的喷嘴油膜厚度减小了43.68%,雾化锥角增加了3.70%,SMD减小了14.79%.     

实现预混合燃烧改善柴油机性能的试验研究

阐述了通过改变柴油机的燃烧方式，即采用伞形喷射燃烧方式和油膜雾化燃烧方式，实现预混合和近似等压燃烧．在四气门１３５型及１Ｅ２３０Ａ型柴油机上试验表明，降低燃油消耗率约６ｇ／（ｋＷ·ｈ），排放也明显改善．     

燃气轮机双燃料喷嘴燃油内流场特性仿真分析

作为燃气轮机中的重要部件,喷嘴内部结构直接决定了燃油燃烧和动力输出效率,设计喷嘴结构并开展喷嘴中内流场特性仿真分析成为新型燃气轮机开发的研究重点。使用Solidworks软件对双燃料喷嘴结构进行设计,并对其燃油流道进行数值模拟。利用Fluent软件先对喷嘴燃油的整体内流场进行数值k-epsilon模拟,再使用流体容积法（VOF）方法对喷嘴燃油的核心流道进行数值模拟,研究喷嘴燃油流道的特性。结果显示燃油流道的质量流量、进口流速和核心流道进口流速随着进口压力的增大而增大;雾化锥角会随着进口压力的增加而增大,且当进口压力超过0.5 MPa时,雾化锥角最终会稳定在110°左右;同时结合相关实验数据与仿真数据进行对比。本文的仿真研究为燃气轮机喷嘴的结构改进提供了依据。     

高硅铝合金的固体铁粉雾化

固体雾化是在普通气体雾化基础上改变了雾化介质而发展起来的一种新型的雾化制粉方法，这种方法采用含有固体介质颗粒的高速固气两相流对熔融金属或合金进行雾化，从而得到粉末，与普通气体雾化相比，雾化介质的能量利用率得到了很大的提高，本文采用了可通过磁选而除去的铁粉作为固体颗粒对高硅铝舍金进行了固体雾化制粉研究，结果表明：在雾化工艺参数均保持相同的情况下，固体雾化制得粉末的粒度更细，冷速更高。     

内混式两相流喷嘴的雾化特性

利用水和石蜡为介质分别研究内混式两相流喷嘴的流量和雾化特性.两相流喷嘴用水为液相工质研究内混式两相流雾化喷嘴的流量特性,得到内混式两相流喷嘴内气液两相压力、流量的相互影响关系.并利用石蜡和燃料油在温度180℃下性质的相近性,用溶蜡法研究雾化效果的影响因素,通过改变气压、气液质量比研究雾化效果和喷雾场粒径分布的影响规律,为喷嘴的设计和应用提供重要的指导意义.通过研究发现当气液质量比超过0.12时,其对雾化效果的影响趋于稳定,当气相压力达到0.35 MPa后,雾化粒径基本稳定在75～80μm.     

利用PIV测量水煤膏雾化粒径的试验研究

建立了垂直式水煤膏雾化试验装置，采用PIV(particle image velocimetry)及二次开发的图像处理软件对水煤膏雾化特性进行了测量，分析了水煤膏雾化颗粒测量的影响因素。PIV测量技术不仅可以用于流场测量，通过对PIV图像的二次处理还可以用于颗粒粒径的测量，为进一步研究水煤膏喷嘴的雾化性能提供了坚实的基础．结果表明，随着气膏质量比的增加，雾化平均粒径降低．当气膏质量比大干0．6时．雾化颗粒质量平均粒径降低的幅度很小．     

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。     

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     

基于场效应方法的柴油机喷油嘴参数匹配仿真研究

为了解决1132Z柴油机喷油系统的匹配问题,采用场效应分析方法,通过数值模拟定量分析了油束夹角、喷孔直径、喷孔数对柴油机喷雾混合过程的影响规律,在此基础上得到了优化的喷油嘴参数.研究结果表明,基于场效应的计算分析方法,可以用于指导柴油机喷油系统的匹配.     

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．     

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.     

运用数字粒子图像测速技术测量柴油瞬态喷雾

分析了数字粒子图像测速(DPIV)技术的基本原理,建立了一套柴油喷雾激光测量试验系统,运用DPIV技术对柴油喷雾结构进行了可视化测量,并测量了柴油的瞬态喷雾特性.研究结果表明,燃油喷雾速度随着喷雾时间的推延逐步降低,在喷雾后期喷雾速度降低尤为迅速;柴油瞬态喷雾具有典型的"树枝"状拟序结构;油粒速度沿轴线方向增加,外围油粒速度远小于核心油粒;喷雾与周边空气发生了"卷吸"作用,在喷雾内部形成了复杂的涡旋运动,涡度沿喷雾轴线方向增大.     

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。     

引射空气对压力旋流喷嘴喷雾特性的影响

用定容器模拟斯特林发动机的燃烧室,以低硫柴油为介质,利用高速摄影仪和激光粒度仪,研究了空气引射对压力旋流喷嘴的喷雾发展规律和粒径分布的影响规律.结果表明,喷油量和气流引射对喷雾发展特征和雾滴直径分布影响很大,引射气流能消除静态喷雾初期的液体滴漏现象,使得形成稳定喷雾的时间变短, 喷雾扩散度增大,雾滴扩散程度明显增大,宏观喷雾形态改善;气体引射使得喷雾粒径减小,粒径分布范围更加集中,雾化效果明显改善.     

Study of droplet size and velocity of fuel containing CO2 spray by means of PDA

Injection of fuel containing CO2 has potential to reduce NOx and soot emissions in a diesel engine. This paper presents an experimental study on the spray characteristics of fuel containing CO2 as measured by phase doppler anemometry (PDA). Experiments were performed under atmospheric conditions on diesel hole-type nozzles at constant injection pressure. Effects of CO2 concentration in diesel fuel on the spray pattern, droplet size and velocity were measured. Experimental results show that fuel atomization will improve greatly when the concentration of dissolved CO2 in the fuel exceeds the critical value. The axial and radial velocity of the fuel spray containing CO2 is larger than that of conventional diesel fuel spray near the nozzle exit due to flash boiling phenomena. Downstream of the spray, the radial velocity and droplet size of fuel containing CO2 is much more uniform and smaller than that of pure diesel spray. It is attributed to the greatly enhanced liquid-gas mixing resulting from flash separation of CO2 from the liquid. New insight into the atomization of the fuel containing CO2 was obtained and a possible mechanism to explain the phenomena was proposed. The method may be developed into a new technique for controlling diesel combustion and exhaust emis-sions.