排气管壁面温度对尿素水溶液雾化效果的影响

为解决发动机排气管在排气温度较低时出现的尿素结晶问题,该研究从改进尿素水溶液（Urea Water Solution,UWS）雾化效果角度进行分析,搭建UWS喷射雾化试验台架,利用智能温控仪提供恒温壁面,利用高速摄像机记录UWS碰撞不同温度壁面的过程,采用激光粒度仪探究UWS以30°入射角分别碰撞常温（20 ℃）、100、150和200 ℃温度壁面后,近壁面处液滴粒径随时间的变化趋势。结果表明：不同壁面温度条件下,液滴的索特平均直径（Sauter Mean Diameter,SMD）大小呈''M''形分布,测试空间内的SMD整体变化趋势一致,随着壁面温度的升高,SMD逐渐减小。UWS与不同温度壁面碰撞的初期,常温（20 ℃）壁面的主射区液滴粒径在120～180 μm,反射区液滴粒径在100～120 μm;壁面温度为100 ℃时,主射区液滴粒径在120～140 μm,反射区液滴粒径在90～110 μm;壁面温度为150 ℃时,主射区液滴粒径在100～120 μm,反射区液滴粒径在80～100 μm,壁面温度为200 ℃时,主射区液滴粒径集中在50～70 μm,反射区液滴粒径在30～50 μm,随着时间的延长,液滴粒径逐渐减小,最后保持稳定。随着壁面温度的升高,测试空间内液滴粒径随时间延长而减小的速度增加,雾化效果更好,壁面残留物经历了由尿素水溶液到尿素晶体、再到熔融态尿素晶体、最后为少量白色粉尘（氰酸聚合物）4个阶段。UWS形成的壁面液膜随着壁面温度的升高逐渐减小,当壁面温度较高时则不会有液膜形成。研究结果可为解决排气管内尿素结晶问题提供理论依据。