斯特林发动机喷雾特性试验研究

采用高速摄影技术研究比较了不同背压下斯特林发动机的喷雾过程,并分析了燃油流量、燃烧室背压以及喷嘴参数对斯特林发动机喷雾特性的影响.结果表明,燃烧室背压对喷雾过程具有明显的影响;随着流量的增大,贯穿距离和喷雾锥角都增大,但流量达到一定程度后,喷雾锥角的增加趋势减缓;随着燃烧室背压加大,喷雾的贯穿距离增大,喷雾锥角减小,背压对喷雾具有压缩作用,当背压增大到一定程度后,它对喷雾锥角的影响程度降低;相同流量工况下,随喷嘴流道通径的减小,喷雾的贯穿距离增大,喷雾锥角减小.     

压力涡流喷嘴雾化特性模拟的双相流模型分析

与直射式压力喷嘴模拟计算相比,燃油在喷嘴出口断面处的速度方向成为模拟压力涡流喷嘴喷雾特性时需要特别考虑的问题。对现有的双相流计算模型进行了分析,分析结果表明:广泛用于压力喷嘴模拟计算的欧拉-拉格朗日法,并不适于压力涡流喷嘴出口区附近的喷雾模拟计算。喷嘴出口处采用VOF模型,在适当的下游处再采用欧拉-拉格朗日模型计算压力涡流喷嘴的喷雾特性是一个相对合理的选择。采用这种方法需要特别考虑的问题是:两种模型如何衔接。     

压力旋转喷嘴静电喷雾雾滴粒径分布试验

为了研究一种高压静电压力旋转喷嘴的雾化特性，采用浸入法测量了该喷嘴喷雾雾滴粒径在喷嘴轴向的分布状况。试验选择了3个可变操作条件：液体压力、液体流量及静电电压情况下。试验结果表明：随着液体压力、液体流量及静电电压的增加，喷雾雾滴粒径都变小且分布都会更均匀。通过对不同条件下试验数据的分析比较，发现这3个条件对雾滴粒径分布的影响存在相姜牲一苴巾替由．由．压的影响相对茹女．     

生物质热解油喷雾特性试验

采用相位多普勒粒子分析仪,研究生物质热解油喷雾特性,考察气液质量流量比对液滴平均直径的影响,并与0号柴油和生物油/乙醇混合燃料的喷雾特性进行对比。结果表明：生物油的索特平均直径沿着轴向距离的增加呈先减小后增大的趋势,沿着径向不断增大;随着气液质量流量比的增加,液滴的平均直径不断减小,但减小趋势变缓;柴油雾化性能最好,生物油最差,添加乙醇能增强生物油的雾化性能。利用试验数据拟合得到生物油索特平均直径的经验公式,拟合值与试验测量值吻合良好,为生物油燃烧喷嘴的设计和运行工况的优化提供了参考。     

压力旋流喷嘴靶向喷雾猕猴桃授粉机器研究

猕猴桃的授粉质量会直接影响猕猴桃的坐果率、单果质量、外观品质和内在成分。本文以压力旋流式喷嘴为执行元件,通过试验获得最佳的猕猴桃靶向喷雾授粉控制参数。研制出喷雾授粉样机并通过了样机试验,验证了喷嘴直径0.4 mm、工作气压200 KPa、最短喷雾时间为350 ms、最大喷嘴偏角为20°、最大喷嘴移动速度为2.052 km/h时靶向喷雾授粉的可靠性。试验研究表明：在1 km/h运行速度下的靶向喷雾成功率为95.0%,2 km/h运行速度下的靶向喷雾成功率为85.0%。成功靶向喷雾的雾滴沉积分布较为均匀,不存在雾滴集中区域与空白区域。在喷雾距离为25cm的标准作业参数下的雾滴沉积覆盖率可达50.0%以上。     

基于ANSYS雾化喷嘴流场分析及参数优化

喷嘴是喷雾作业的终端件,也是核心部件之一。喷嘴的锥形面处是流场速度和压力变化的关键部位,喷嘴入口对喷嘴出口流量和速度有很大影响。为此,运用ANSYS软件模拟了液力式雾化喷嘴的内部流场和喷嘴外部雾化场雾滴分布和速度分布情况,对比分析了不同结构参数对喷嘴流场的影响,为喷嘴结构参数的合理选择提供了一定的参考。     

甲醇温度和压力对喷雾特性的影响试验

为了解甲醇自身温度及喷射压力变化对喷雾特性的影响,使用高速摄像机和三维激光相位多普勒颗粒分析仪(PDPA),分别对25、50、60、70、80℃的液态甲醇及喷醇压力为0.3、0.4、0.5 MPa时的甲醇喷雾进行了研究。结果表明:随着甲醇温度的升高,喷雾雾化质量提高,甲醇射流液柱减少,液滴索特平均直径(SMD)减小,同时喷雾主射流区向外扩张。另外,喷雾贯穿距和液滴速度均呈先增大后减小的趋势,在70℃时达到最大值。在相同温度下,喷醇压力的增加提高了喷雾液滴速度,有助于贯穿距的增大,同时液滴索特平均直径(SMD)明显减小。因此在柴油机进气预混甲醇燃烧的实际应用中,升高液态甲醇温度至70℃左右,并适当增大喷醇压力至0.5 MPa,是一种有效提高气道内甲醇雾化效果的方法。     

静电电压对喷雾沉降特性的试验研究

静电电压是影响静电喷雾效果的关键因素,不仅影响到雾滴荷电,而且影响到喷雾空间电场。为此,主要针对温室中静电电压对液力式喷雾机喷雾效果进行试验研究。结果证明,静电喷雾能够有效减小雾滴平均粒径,增加雾滴沉降粒数,改善雾滴沉降分布状态。当静电电压从0kV升高到4.5kV时,雾滴平均粒径随着电压的升高而减小,沉降粒数随着电压的升高而增加,沉降分布状态也得到了显著的改善。     

压力对柴油/生物柴油混合燃料喷雾特性影响数值模拟

环境污染及能源短缺对当前动力机械的应用提出更高要求,研究替代燃料是一种有效途径。基于CONVERGE软件搭建了定容弹喷雾计算模型,研究柴油/生物柴油混合燃料在不同工况下的喷雾燃烧特性,为其在发动机中的实际应用提供一定的理论依据。模拟计算了体积比20%生物柴油和柴油混合燃料的喷雾特性,根据仿真结果,分析了混合燃料在喷射压力120～150 MPa,背压3.0～5.0 MPa变化下,喷雾贯穿距、索特平均直径（SMD）、速度变化的分布情况。仿真计算结果表明,混合燃料的喷雾贯穿距随着喷射压力的增大而增大、SMD减小、喷雾中心速度增大,增大喷射压力可以改善雾化;随着背压升高,喷雾贯穿距减小、SMD略微增大、喷雾中心区域速度降低,背压增加增大了气液之间作用力,不利于燃料雾化。     

环形电极结构对喷雾形态与荷电效果的影响

为研究环形电极结构对静电雾化的影响,对不同环形电极结构下的静电场进行实验研究,得到其锥-射流模式下的喷雾锥角及液滴荷质比。根据实验工况对不同环形电极结构下静电雾化装置产生的空间电场进行数值模拟,得到其对空间电场分布的影响。结果表明,随着环形电极内径减小或厚度增大,环形电极周围的径向电场强度增大,而轴向场强并未有明显变化;喷雾锥角和荷质比随环形电极内径的减小或厚度的增大而增大。环形电极厚度及内径的改变使空间电场分布发生变化,从而影响喷雾形态及液滴荷电效果。本研究可为提高液滴荷电效果、合理设计静电喷雾装置提供技术参考。     

喷油嘴结构对尾喷雾化质量影响的研究

利用高速频闪照相系统研究了不同的喷油嘴结构参数对燃油尾喷雾化质量的影响。试验结果表明,喷油嘴压力室容积是影响尾喷雾化质量的关键因素。传统的有压力室喷油嘴在尾喷后期有少量燃油以较低的速度呈液滴状流出喷孔,完全没有雾化;而对于无压力室喷油嘴,针阀落座时燃油喷射过程能迅速停止,未出现尾喷后期雾化质量不良的现象。据此推论,无压力室喷油嘴使柴油机HC排放降低的一个重要原因是消除或减轻了有压力室喷油嘴所存在的尾喷雾化质量不良现象。     

螺旋型喷嘴雾化及流量特性实验

分析了几种常用的表征液滴尺寸的参数以及喷嘴的流量及雾化特性,用因次分析的方法建立并回归了TF型喷嘴的雾化准则关系式。通过实验研究了TF6喷嘴的几种雾化液滴直径随喷雾压力变化的规律,建立了TF6喷嘴的流量与喷雾压力之间的关联式。实验表明,随着喷雾压力的升高,喷嘴的流量增大,雾滴的各种直径均降低,但喷雾压力对雾滴直径的影响是有限度的。     

喷嘴水力性能分析及设计

结合山西信联集团实业有限公司11CP45型水力驱动自行式喷灌机其中排水付喷嘴的研制，对喷嘴的设计理论进行了研究。包括圆柱形外管嘴自由出流理论分析以及其它常用形状管嘴自由出流特性分析。更换设计了收缩形外管嘴，并利用其压力水缸排水压力，增加了射流装置。经测试计算，水力损失系数减小，流速系数增加，喷嘴流量增加了8%，射程增加了5%，效果十分显著。     

组喷孔喷雾雾化特性研究

基于修正的喷雾模型,对组喷孔雾化特性进行了数值研究.计算结果表明平行组喷孔中喷孔直径减小所带来的微孔效应以及喷雾重叠区域的射流交互作用,使得其喷雾同单喷孔类似,均具有良好的轴对称性.平行组喷孔喷雾贯穿度略小于等截面单喷孔,而明显大于等直径单喷孔.随着喷孔间距以及夹角的增加,喷雾射流交互作用下降,组喷孔喷雾贯穿度下降,喷雾SMR(索特半径)下降,同时也逐渐失去轴对称性.相对于收缩型组喷孔,扩张型组喷孔失去轴对称性更快,喷雾贯穿度下降更多.     

对冲喷头喷雾场液滴分布特性试验

植保扇形喷头的喷雾扇形面内不同位置处液滴直径是不相同的,呈现接近于U形分布的中间液滴直径小而两侧液滴直径偏大的情况,这导致同高度水平方向上各点处的液滴在靶标上的沉积行为不同,致使防治效果存在差异。本文对出水口孔径1mm和切槽角30°的对冲喷头喷雾场的液滴直径分布特性进行试验,该喷头是基于射流和撞击流耦合作用的新型喷头,发现对冲喷头在喷雾扇形面内的液滴直径呈现中间区域液滴直径较大且均匀而两侧液滴直径较小的特性,如喷施压力0.4MPa时在300mm高度测试面上,喷雾扇形面内中间区域液滴直径在265~268μm,而靠近两侧边缘处的液滴直径在250~252μm,这有利于解决喷杆式喷雾机大田作业时液滴直径分布不均匀的不足;并对喷头这一特性进行理论分析,提出在分裂区的3次雾化（即扰动雾化、撞击雾化和振荡雾化）是引起这一特性的根本原因。同时采用径向不均匀指数对喷雾场的液滴分布均匀特性进行定量表征分析,发现径向不均匀指数能够总体反映喷雾场的非均匀特性,当喷施压力在0.6~0.7MPa范围时,径向不均匀指数在0.47~0.51较小范围内变化,说明在该压力范围内工作时喷头喷雾场具有良好的液滴均匀分布特性。     

VGT涡轮喷嘴出口气流速度分布的试验研究

使用IFA300型热膜风速仪,通过选择合适的低通滤波器、采样频率和采样时间,用X形探针测量了无叶喷嘴出口速度沿蜗壳周向和轴向的分布,并用概率统计方法对结果进行了处理。测试方法可行、方便、快速、自动化程度高。测量结果表明：沿蜗壳周向,其径向速度分布较均匀,切向速度分布变化较大;沿蜗壳轴向,两者变化均较大。     

可变喷射范围的旋水芯喷头设计

喷头是精确施药系统的关键部位,喷头喷射角的变化,直接影响精确施药的效果。为此,设计了一种可变喷射范围的旋水芯喷头。通过流体力学仿真验证:所设计的喷头内流体流动符合涡流原理;基于涡流原理研究发现喷头喷射范围是可调的,但喷射角大小与旋水芯螺旋槽螺旋升角、截面积、涡流室半径、喷嘴口半径及出口处气芯半径有关。     

不同含水比例乳化柴油的喷雾特性研究

通过定容弹模拟乳化柴油喷雾形成全过程,采用高速摄影技术记录了柴油、含水质量百分比分别为10%和15%的乳化柴油的喷雾形成过程,从喷雾锥角、贯穿距、锋面速度、喷雾吹偏、喷雾边缘雾化效果等五个方面对不同含水比例乳化柴油的喷雾特性进行了试验研究。结果表明:与柴油比较,乳化柴油的喷雾锥角降低,喷雾贯穿距和锋面速度基本相当,涡流吹偏现象变弱,喷雾边缘雾化效果变差;E15乳化柴油的喷雾锥角和喷雾边缘雾化效果优于E10乳化柴油;水分在雾化过程中的"微爆效应"可在一定程度上改善乳化柴油的雾化质量。