电控汽油喷射器内部流场的数值仿真研究

建立某型汽油机喷油器喷嘴内部的三维计算模型,运用CFD软件对喷油器球阀处于不同升程条件下喷嘴内部流动进行模拟计算,得到了喷嘴内部的压力分布和喷孔出口的速度变化等规律。计算结果可为后继喷雾场研究提供边界条件,对喷油器的结构优化设计具有指导意义。     

叶片出口角对双吸式离心泵泥沙磨损的影响

采用欧拉-拉格朗日多相流模型,对双吸式离心泵内的水流和泥沙颗粒运动进行了模拟,并采用离散相冲击磨损模型分析了两种不同的叶片出口相对液流角对叶片泥沙磨损的影响.分析结果表明:叶片磨损严重的位置集中在叶片的进口处和出口处,吸力面的平均磨损强度高于压力面;叶片磨损强度受冲击角的影响,减小叶片的出口相对液流角能够改善叶片的泥沙磨损,但会引起水泵扬程略微降低.     

喷油嘴内燃油流动对喷雾影响的数值分析

采用CFD动态模拟计算分析不同针阀升程时刻燃油在喷油嘴内的流动情况以及燃油雾束的空间分布。结果显示气穴最早出现在喷孔进口面上边界,由于针阀的运动气穴区域被分成两个区域,并且一直延伸到喷孔出口。提取喷孔出口区域的速度分布、气相体积分数等数据并作为初始边界条件导入喷雾计算中,并对喷雾过程进行试验验证。试验结果和模拟计算结果显示了高度的一致性,从而验证了喷嘴内部不同的流动特性将会造成喷雾形态的差异。     

高压共轨喷嘴内部空化过程的两相流数值研究

高压共轨喷油器喷嘴内的流动属性,尤其是喷孔出口截面上的湍流参数、射流速度以及液相的体积分数等参数对喷雾初次破碎所形成的油滴大小、速度有着重要影响,从而显著地影响喷雾雾化效果。为此,基于验证的欧拉两相流模型对上下两排喷孔式高压共轨喷嘴内空化过程进行了计算分析,并分析研究了针阀升程、喷射压力以及喷孔进口倒角、喷孔锥度等参数对喷嘴内空化过程的影响。计算结果表明,上排喷孔的空化程度要大于下排喷孔,并且适当的进口倒角、收缩型喷孔都能明显地抑制空化过程,但是射流湍动能下降而不利于雾化过程。     

柴油机喷嘴内空穴流动可视化试验与数值模拟

柴油机喷雾特性除了与气缸内气流运动有关外,也与喷嘴内空穴流动有密切的关系.设计了比例放大多孔喷嘴内空穴流动和喷雾的可视化试验装置,进行了不同燃油喷射压力下喷嘴内空穴现象和喷雾的可视化试验,对所建喷嘴内空穴流动的三维数值计算模型进行了试验验证.采用试验和数值模拟相结合的方法分析了喷嘴内部流动从单相湍流流动发展为空穴流动、超空穴流动的流动特性,得出了喷嘴流量系数与喷射压力及空穴参数之间的关系以及喷嘴内出现空穴现象的临界条件.     

双吸离心泵压力面出口泥沙磨损数值模拟分析

泥沙磨损是沿黄泵站水泵运行中不可避免的一个重要问题。通过对沿黄泵站广泛使用的双吸式离心泵进行数值模拟研究,分析叶片压力面出口的磨损机理。采用欧拉-拉格朗日多相流模型对离心泵内的水沙两相流进行模拟,分析叶轮流道内固体颗粒的特征及分布情况,应用颗粒磨损模型,预测叶片出口面的磨损破坏程度;通过对叶轮流道内固体颗粒轨迹的追踪与流道内涡旋的分析,分析流道涡对泥沙颗粒轨迹的影响,进而说明叶片出口面磨损的原因。研究结果表明:泥沙颗粒的分布与相对速度的大小是影响叶片压力面出口段磨损的重要因素;流道涡的产生会显著改变附近颗粒的轨迹,导致颗粒集中在叶片出口表面附近,加剧叶轮压力面出口的磨损。     

喷油器内部瞬态流动三维数值模拟研究

喷油器的内部流动以及后续的喷雾特性直接影响了柴油机的排放和经济性能,对喷油嘴的内部流动进行三维瞬态数值模拟分析就显得更为重要。利用计算流体力学软件STAR-CD建立三维动态计算网格并进行模拟分析,得到了喷嘴内部的压力分布和喷孔出口的瞬时速度变化等规律。计算结果可为缸内喷雾研究提供更真实的边界条件,以及对喷嘴结构参数的优化设计具有指导意义。     

后混式磨料射流喷嘴内部流场模拟及分析

为了对后混式磨料射流喷嘴内部流场与颗粒运动情况进行研究,基于欧拉-拉格朗日方法对喷嘴内的气液固多相流动进行了数值模拟,通过考虑磨料的形状因子以及其与壁面发生碰撞时的能量损失,采用离散相模型对颗粒轨迹进行了追踪计算和统计分析.研究结果表明:空气在聚焦管入口附近有较大的切向速度,从而拖拽颗粒进行圆周运动,由此产生的离心力将增大颗粒在该区域与壁面发生碰撞的概率,加剧颗粒对该处喷嘴壁面的磨损;通过适当增大聚焦管的长度能够有效耗散空气的周向运动,可避免颗粒在出口处获得较大的切向速度,磨料颗粒形状因子的减小能够增强磨料颗粒的加速过程,而喷嘴的磨料颗粒入口速度对颗粒出口速度的影响极小.     

针阀结构对喷油嘴内燃油流动影响的数值分析

采用CFD动态计算并结合欧拉两相流算法分析针阀结构的不同对燃油在喷油嘴内流动的影响。通过对单锥面针阀和双锥面针阀的喷油嘴进行对比分析,得出一次喷油全过程中单锥面针阀的出口质量流量要比双锥面针阀的少,相应的平均流速也低。由于喷嘴出口流动情况的不同造成了喷雾的形态差异。     

内燃机喷雾模型的研究现状

喷雾模型是内燃机CFD软件中重要的组成部分,而喷雾模型是由多种子模型组成的。正确设定喷嘴出口的边界条件和选择恰当的喷雾破碎模型成为成功分析和优化内燃机喷雾过程的先决条件。本文着重介绍了孔式喷嘴流动模型和基于表面波不稳定性理论的WAVE模型、KH—RT模型、Huh—Gosman模型和LISA模型,以及它们在CFD软件中的应用。这些模型的应用从理论上讲可以大大提高内燃机喷雾多维模拟的计算精度。     

垂直多孔喷嘴内部流动空穴现象数值模拟分析

柴油机喷嘴内部空穴流动是影响喷雾特性的重要因素,在对柴油机喷嘴喷孔内部空穴流动现象分析的基础上,利用混合多相流空穴模型对垂直多孔喷嘴完全发展了的空穴流动进行了三维数值模拟,分析了喷油压力、气缸背压及喷孔入口圆角半径与喷孔倾角对喷孔内部空穴分布的影响。验证了低空穴参数对应的空穴层延伸长度较长,喷孔入口锐边过渡会增加喷孔出口液流紊乱,从而加速雾化。     

不同颗粒属性下旋流阀固液两相管道流动特性

采用欧拉-拉格朗日方法,对自行设计的旋流阀进行三维数值模拟,重点分析小颗粒粒径(10 μm)和大颗粒粒径(200 μm)2种颗粒共存时,不同颗粒密度(1 900,2 300,2 650 kg/m³)下,旋流阀内部的流动特性、管道出口流量和压力损失系数. 结果表明:旋流阀内部流场会产生偏离基圆中心的偏心旋流速度场和压力场,在偏心压力场中心会形成局部低压.由于压力能的减小,使得流体速度增加,产生了旋流加速.旋流阀的存在,使得管路中产生了大小不同的涡旋,在旋流阀出口,涡旋的延伸区域中,颗粒的含量减少. 小粒径颗粒从流体获得的速度较大;颗粒密度越大,阻力系数越大,能量损失越大. 较高的旋流速度,降低了颗粒在管路中的含量,有助于管道颗粒物迁移. 通过试验测试可以发现,由于旋流阀的存在,在其内部形成了旋流气柱;在旋流阀及其系统中,含有的杂质会在旋流的作用下旋转起来; 这在一定程度上验证了数值模拟中旋流阀的低压分布和旋流加速特性.     

喷嘴喷施不同生物农药雾滴特性研究

为了研究不同类型和大小的液压喷嘴、不同生物农药喷雾样本对雾滴特性的影响,采用激光粒度分析仪、喷幅宽度测定装置等对美国Teejet公司的平面扇形喷嘴XR8004、XR11004和中空锥形喷嘴TXA8002、TXVK8004等4种常规喷嘴和7种不同喷雾样本(普通自来水和6种美国Bioworks公司的生物农药),分别对相同和不同喷雾压力、相同喷雾高度和相同喷雾环境下的雾滴粒径大小分布,以及相同喷雾压力和相同喷雾高度下喷幅宽度等特性进行了对比试验研究,并对结果进行分析。结果表明:在分别与水以一定比例混合后,原液状生物农药的雾滴粒径与水的雾滴粒径大小差异不显著,但比原粉末状生物农药雾滴粒径尺寸大;生物农药在同一喷嘴喷雾下,雾滴粒径随喷雾压力增大而减小;在相同喷雾压力情况下,雾滴粒径大小分布均匀度随喷嘴喷量速率的增大而减小,喷量速率越大,其粒径尺寸越分散、越不集中;喷嘴喷幅宽度的大小随喷雾角度增大而增大,不同类型生物农药的喷雾样本对喷幅宽度影响不大。因此,根据以上喷嘴和生物农药的喷雾特性,对于不同的农作物选择适当的喷嘴型号、喷量流速和喷雾压力来喷施农药,可以提高农药的喷雾效率和有效性。     

Spray Drift from Hydraulic Spray Nozzles: the Use of a Computer Simulation Model to Examine Factors Influencing Drift

The effects on spray drift of nozzle size, angle and operating pressures for boom-mounted hydraulic nozzles operating over a range of meteorological and crop conditions, was investigated using computer simulation. The results showed that the measurements of droplet size, particularly the percentages of spray volume in droplets less than 100 μm in diameter, critically influenced spray drift. Measurements made with an optical imaging system gave data which showed insensitivity to some of the parameters studied, in particular, nozzle size. Results using measurements from this instrument indicated greater spray drift from 80° nozzles mounted at 0·5 m above the crop than from 110° nozzles operating over a comparable range of flowrates and positioned 0·35 m above the crop, despite the coarser spray quality produced by the nozzle with the smaller fan angle. Further simulations were carried out using data from a Phase Doppler analyser in which better resolution of size was possible at droplet diameters <100 μm. Using this data, the model indicated an increase in the mass flux of down-wind airborne spray in conditions that encouraged evaporation; this effect was probably over-estimated because of the assumed constant local air moisture content.Spray drift was shown to increase approximately linearly with wind speed; the rate of increase for a given spray sheet angle and operating pressure was a function of nozzle size. The simulation was also used to demonstrate that a measurement of wind speed made at a height of 2 m above a tall crop signifies a greater drift hazard than the same wind speed measured over a short crop at the same height above the ground.     

施药喷嘴的喷洒性能研究现状及展望

使用植保机械进行化学农药的喷洒是防治作物病虫害最有效的手段之一,施药喷嘴作为植保机械的关键部件,对作业效果起着决定性作用。随着目前植保机械的迅速发展,施药喷嘴的种类和型号不断增加,作业时喷嘴的选型也变得越来越困难,因使用喷嘴不当造成的雾滴飘失距离远、沉积结构差等问题常有发生,使得研究施药喷嘴的喷洒性能变得十分必要,从而为田间作业施药喷嘴的选用提供理论指导和数据支撑。目前施药喷嘴主要分为液力雾化喷嘴和离心雾化喷嘴,简要介绍这两种喷嘴的分类和特点,总结国内外学者对其喷洒性能的研究进展,包括雾化性能和沉积飘移特性,并对比分析飘移潜在指数的常用计算方法。最后,针对我国专业施药喷嘴选型系统尚未建立的情况提出相关建议,分析目前施药喷嘴的喷洒性能研究仍有试验台的搭建不完善、喷洒介质的使用存在局限性等不足,并指出进一步研究施药喷嘴喷洒性能的发展趋势。     

生物柴油/正戊醇混合燃油喷嘴内流动特性模拟

为探究混合燃油理化性质差异对柴油机喷嘴内流动特性的影响,以4种不同掺混比的生物柴油/正戊醇为研究对象,采用混合多相流模型,对柴油机喷嘴内的流动情况进行数值模拟分析。结果表明:4种燃油的压力、速度和空化分布特性基本一致;随着正戊醇掺混比例的增加,混合燃油速度和气相体积分数大小在喷孔同一截面处均表现为增加趋势,向生物柴油中掺混一定比例的正戊醇,可以显著降低生物柴油的密度、黏度和表面张力,提高燃油在喷孔内的流动性、促进燃油的空化生成,提升燃油的雾化效果。      

Orthogonal optimization of flow uniformity at exit section of elbow-inlet passages

Elbow-inlet passage is widely used in large drainage pumping stations.Flow uniformity at the exit section directly determines its hydraulic performance.Flow uniformity must be optimized to improve the operational efficiency of the large axial-flow pumping station.Modeling and numerical simulation methods were used to investigate the elbow-inlet passage,and the accuracy of the calculation results was verified.The key geometric parameters affecting the uniformity of the flow were optimized by the orthogonal experiment design.The optimal schemes were obtained and compared with the original scheme.The results show that flow uniformity V u after optimization is 95.41%,which is increased by 1.04%.The pumping station efficiency is increased by 1.89%,thereby confirming the applicability and accuracy of the proposed scheme,especially for the optimization of flow uniformity of the exit section of the elbow-inlet passage.     

喷雾模型的发展及其在内燃机CFD中的应用

喷雾模型是内燃机CFD软件中重要的组成部分,而喷雾模型是由多种子模型组成的。正确设定喷嘴出口的边界条件和选择恰当的喷雾子模型成为成功分析和优化柴油机和汽油机高压喷雾的先决条件。本文主要讨论了喷嘴流动模型、液膜雾化模型和喷雾碰壁模型在CFD软件中的应用现状。