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.     

基于高速风洞的3种航空喷头雾化效果评价分析

通过高速风洞测试系统,模拟飞行时产生的高速气流,开展了气流大小和喷头结构参数对雾滴粒径及其分布的影响研究.研究结果表明:在喷头型号一定的情况下,3种航空喷头产生的雾滴粒径都随着风速的增大而减小;在喷雾压力一定、同一风速条件下,雾滴粒径均随着孔径的增大而增大;风洞条件下,3种航空喷头的雾滴谱相对宽度均较小,表明雾滴分布较均匀;空拖CP-03喷头结构多样,可以灵活调节流量,用于不同条件的农药喷洒作业;相比其他喷头,GP-81A喷头流量大,雾滴粒径较大,应结合飞机作业参数进一步优化喷头结构,以实现低量喷雾,减少农药浪费;直升机旋流喷头结构单一,需要根据直升机喷雾特点对雾化装置做进一步优化改进.     

风送荷电喷雾特性试验

为研究风送荷电喷雾在空间的粒径分布和沉积特性,设计了一种风送荷电喷雾试验装置,包括雾化装置、荷电装置、风送设备以及相应的测量设备.首先对轴流风机改造前后的气流速度进行了对比,然后探讨了雾滴的荷质比和云电流与电压的关系,最后研究了荷电与非荷电状态下,喷嘴轴线上的雾滴粒径和沉积质量的分布规律,以及轴线上距喷嘴出口2.0和3.0 m,沉积质量沿水平径向(y方向)和雾滴粒径沿垂直径向(z方向)的分布特点.研究结果表明:改造后的轴流风机产生的气流轴向速度增大,有助于增加喷雾射程;雾滴的荷质比与云电流随电压的升高而增大;荷电与非荷电情况下,雾滴粒径与沉积质量均随轴向距离的增加先增大后减小,呈现单峰分布;荷电雾滴沿垂直径向的粒径分布关于轴线呈现出较大的不对称性,即小雾滴在轴线上方,大雾滴在轴线下方;荷电雾滴沿轴向(x方向)和水平径向(y方向)的沉积范围较广且均匀性较好.     

金属矿山气-水喷头雾化特性及降尘能力实验研究

为分析金属矿山多中段高溜井喷头雾化特性及其降尘效果,建立高溜井喷雾降尘实验平台。采用激光粒径分析仪及喷雾实验设备对新型气-水喷头雾化特性、冲击气流对喷雾捕尘能力影响规律进行研究分析。研究结果表明:气、水流量比是影响新型气-水喷头雾化效果的关键因素;当喷头工作时气、水流量比为100～150时,雾化效果最佳,最佳气压和水压区间分别为[0.4, 0.6] MPa和[0.3, 0.5] MPa,雾滴粒径分布在15～35μm范围内;在最佳气压和水压区间内,雾化角度随气压的增加而增大,随水压先增大后减小,最大雾化角度为40°,调整气压是优化雾化角度的主要手段;溜井卸矿冲击气流对喷雾雾滴粒径影响较大,喷雾捕尘能力与冲击气流速度呈负相关。     

航空转笼喷头转速及雾化性能试验

为了使转笼喷头的雾滴粒径与作业要求更好地契合,进一步提高雾滴的沉积特性、提升防治效率,研究了影响作业性能的关键因素,包括转笼转速和雾化性能(雾滴粒径分布).在高速风洞中建立转笼喷头转速测量系统,获取不同风速、桨叶安装角度和桨叶长度条件下的叶片式转笼喷头转速数据,进而分析各因素对转笼喷头转速的影响规律;建立电驱动转笼喷头雾滴粒径试验系统,测量了2种电动式转笼喷头CYD-1和CYD-2在不同转笼转速、喷雾流量条件下的雾滴粒径,利用SPSS软件分析转笼转速、喷雾流量和转笼直径对雾滴粒径的影响规律,并根据试验结果建立回归模型.结果表明:转笼转速随着风速增大而增大,随着桨叶角度的增大而减小,随着桨叶长度的增大而增大,且2种叶片式转笼喷头转速在100～11 000 r·min~(-1)均有分布;对转笼喷头雾滴粒径的影响由大到小为转笼转速、喷雾流量、转笼直径;得到了多元线性回归方程,比较拟合曲线与实际数据的差异,验证了转笼喷头雾滴粒径多元线性回归模型的可行性.     

不同雾化条件下静电喷雾沉积效果研究

以静电涂油机中的新型静电喷雾装置为研究对象,采用数值仿真技术来模拟雾滴在不同雾化条件下对目标喷涂物的喷雾轨迹,分析雾滴粒径、荷质比以及喷射间距对静电喷雾沉积效果的影响.结果表明,雾滴粒径相同时,随着雾滴荷质比的增加,雾滴沉积效果明显改善,但同时雾滴跑偏的情况也会增加;在喷射间距和雾滴表面电荷密度一定的情况下,大粒径雾滴的沉积效果较好,小粒径雾滴容易跑偏;对于粒径和荷质比相同的雾滴,喷射间距较大时喷雾沉积效果较差.     

风流影响雾滴与尘粒耦合沉降的实验研究

为了确定风流影响雾滴与尘粒耦合沉降的规律,分析了雾滴与尘粒耦合沉降机理,并自主设计实验装置进行了风流影响雾滴与尘粒耦合沉降实验。由实验结果可知:随着风流速度的增大,喷雾场雾滴粒径平均值整体呈增大趋势,喷雾场上风侧的雾滴粒径一般小于下风侧,测点处雾滴的粒径增大值及增大率均不断减小,喷雾场对全尘、呼尘的降尘率分别由风速为0.5m/s时的49.3%和47.5%降至风速为1.5m/s时的42.7%和39.2%。研究结果表明:风流速度越大,越不利于雾滴耦合沉降尘粒、尤其小粒径尘粒。     

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.     

雾滴内部流动及二氧化硫吸收过程的数值模拟

喷雾烟气脱硫过程中液滴在流场中运动时,在表面剪切力的作用下形成内部循环流动,影响液滴内部传质特性,进而影响雾滴吸收SO_2的过程.以单个悬浮液滴为研究对象,采用VOF(volume of fluid)方法计算了不同雷诺数下雾滴内部流动特性和SO_2气体在水雾雾滴内部的扩散,探讨了不同雷诺数下雾滴表面的速度分布以及雾滴内部循环流动对雾滴内部SO_2浓度分布的影响.数值计算结果表明:气流流场中的液滴与气流存在相对运动时,在表面剪切力的作用下液滴内部会产生2个相互对称的涡流,涡心距离液滴中心的距离为2/3R_d,涡流速度随着雷诺数的增加而增大.雾滴对SO_2的吸收过程受到2种机理的控制:一种是在浓度梯度推动下向雾滴内部的径向扩散;另一种是雾滴内部循环流动诱发的扩散传质.通过SO_2在雾滴中径向扩散时间与涡流形成的特征时间、内部循环流动诱发SO_2传质的特征时间的对比,表明在雾滴内部,循环涡流流动对吸附传质过程具有重要的影响,随着雷诺数的不断增加,雾滴内部循环流动对SO_2传质影响逐渐增大.     

GY8果园喷雾机喷雾特性研究

研究了GY8果园喷雾机的喷雾压力、测点位置、风机转速对雾滴粒径的影响,以及冠层位置、喷雾机行驶速度对雾滴覆盖率和穿透性的影响.结果表明:喷雾压力和测点位置是影响雾滴粒径的主要因素,果树高度、树冠密实度和喷雾机行驶速度是影响雾滴覆盖率和穿透性的主要因素.雾滴粒径随喷雾压力增大而减小,雾滴在风力输送过程中,雾滴过大易沉降,过细则易飘失,但在2～3m距离内雾流稳定,且雾滴粒径D50(体积中径)在200 μm左右,风机转速对雾滴粒径影响很小.各冠层位置的叶片背向覆盖率均远小于面向覆盖率.对于树形较大的果树,雾滴覆盖率随冠层高度增加而减小,各层分布很不均匀;对于树高小于3 m的果树,各层分布均匀且覆盖率较高.3种果树不同垂直层面雾滴覆盖率均随喷雾深度增加而减小.雾滴覆盖率随喷雾机行驶速度增加而减小,行驶速度增加1倍时,不同冠层高度和冠层不同垂直层面覆盖率分别平均减小31.8％和44.3％;当喷雾机行驶速度为0.5 m/s时,雾滴具有更好的穿透性,果树可获得更大的雾滴覆盖率.     

涡流室式柴油机起动孔的作用机理

本文对涡流室式柴油机主副室温差进行了热力学分析;对燃油喷束与横向空气流的相互作用作了简化计算;并对定容压力室内喷束穿过不同结构起动孔时的扩展形态进行了高速摄影.上述研究证实在起动转速下,燃油穿过起动孔进入温度较高的主室,从而改善了涡流室式柴油机的起动性能.研究还发现,好的起动孔具有使燃油经历二次雾化的性能.     

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．     

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.     

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     

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。     

燃油溶气雾化新概念

本文提出了一燃油溶气雾化新概念，它完全不同于常规燃油雾化方法，通过溶气在喷孔内的析出产生气爆效应，使燃油喷注呈抛物形状，大大提高了燃油雾化质量。     

某重型燃气轮机喷嘴组雾化特性的试验研究

讨论了某重型燃气轮机(E级)燃烧室燃料喷嘴组雾化特性试验研究结果.应用美国TSI公司LDV/PDPA系统测得不同压力下喷嘴组雾化粒度及分布,应用软件识别方法测得喷嘴组喷雾锥角.试验结果表明:喷嘴组雾化粒度对压力变化敏感,当压力由0.4 MPa升高到1.2 MPa时,粒度由23.22μm降低到10.11μm,而雾化锥角则由73.5°降低到69.5°.试验数据为喷嘴组的设计改型提供了可靠的依据.     

浓度场测量系统在喷油雾化角测量中的应用

喷油雾化角影响油气混合、缸内燃烧和发动机排放性能．借助浓度场测量和数字图像处理系统对喷油雾化角测量进行了研究；介绍了测量系统的基本原理及系统的组成，并通过该测量系统对某种电控喷油器燃油喷雾角情况进行了实际测试，验证了该测量系统的实用性。     

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%。