喷孔几何特征对孔内流动及近孔区域燃油雾化的影响

采用混合多相流模型与空穴模型相结合的方法,对喷孔内部流动特性及近孔区域燃油喷射及雾化进行数值模拟。计算结果表明,喷孔几何特征对其内部流动特性及近孔区域燃油喷射及雾化具有重要影响,对于截面渐扩的喷孔,孔内空化效应、湍流度均增强,喷孔出口流速提高,喷油压力增大时效果更显著,空穴强度增大能够促进近孔区域燃油快速分裂,使燃油液滴雾化更细小,有利于柴油机油气混合以及性能的提高。对于截面渐缩的喷孔,孔内空化效应受到抑制、湍流度和喷孔出口流速均降低,喷孔出口液柱较长、液块较大,近孔区域燃油雾化程度降低。     

PWM间歇式变量喷雾的雾化特性

采用频率在20Hz以内可调、占空比可调的方波信号驱动开关电磁阀,改变电磁阀门开通和关断的时间,实现了基于脉宽调制(PWM)技术的间歇式脉动变量喷雾.以农业喷施中常用的平口扇形喷嘴为例,从间歇式脉动变量喷雾的流量调节范围、雾量分布、喷雾角、雾滴粒径、雾滴速度及喷雾动态特性随流量的变化规律等方面,分析讨论了PWM间歇式脉动变量喷雾的雾化特性.研究结果是,流量调节范围为4.17;随流量的减小,雾量分布向中央集中的趋势很小,雾滴粒径稍增大,喷雾角、雾滴粒径随流量的变化率分别为0.0433(°)/%、0.616μm/%,影响程度很微小;随流量的减小,雾滴速度基本无变化,动能中值直径(KEMD)和比能(SE)随流量的变化率分别为-0.63μm/%、0.2451J/(kg·%),流量控制对喷雾动态特性的影响也较小.     

柴油喷孔出口湍流特性研究

喷孔出口断面湍流是喷雾破碎的重要因素,为研究柴油喷孔出口湍流特性,采用欧拉多相流模型同时计算了喷孔内外流场,重点研究了喷孔出口断面上的湍动能、湍流耗散率、湍流积分尺度和湍流积分时间尺度分布形态、随时间的变化规律。研究表明,在喷孔中心区,湍动能、湍流耗散率和湍流积分尺度随时间变化的幅度很小,因喷孔出口流动边界突变所形成的压力波导致孔外空气沿喷孔壁面间断性地向孔内回流,从而导致湍动能、湍流耗散率和湍流积分尺度发生明显的变化,在壁面附近区域值较大,湍动能、湍流耗散率和湍流积分尺度的峰值分别为104 m~2/s~2、4×10~6 m~2/s~3、12μm。湍流积分时间尺度变化规律与此相反,喷孔中心附近的时间积分尺度大在5～6μm之间,其余区域湍流积分时间尺度大致在1μm左右。     

切削加工喷雾冷却雾化特性的PDA试验

金属加工喷雾冷却是将液体直接雾化,雾化的小液滴汽化时带走热量,从而降低刀具工作区的温度.影响喷雾降温关键的因素是雾滴粒径,雾滴粒径越小,其表面积越大,越易汽化,液体蒸发、汽化从而产生良好的冷却效果.建立了用于金属切削加工冷却的气动喷雾系统,利用PDA测试系统对喷嘴的雾化特性进行了试验研究,测量了在不同工况下的雾滴粒径及滴速信息.试验结果表明,喷嘴孔径及气动压力对雾化特性有着重要影响,在0.4 MPa气压和1.2 mm喷嘴孔径条件下喷雾系统可得到最佳的雾化效果,喷雾冷却作用集中体现在喷雾射流中心区域.     

柴油机渐缩形喷孔喷嘴流动特性研究

利用混合多相流空穴模型,对柴油机渐缩形喷孔喷嘴进行了三维气液两相流数值模拟,分析了喷油压力、喷油背压及针阀运动对其内部空穴分布、湍动能分布、喷孔出口平均流速及流量系数的影响规律,并与圆柱形喷孔喷嘴进行了对比分析。结果表明：对于渐缩形喷孔喷嘴,喷油压力的提高或针阀开启速度的加快,均可增强喷孔内的空化效应,强化喷孔内的液流紊乱,提高喷孔出口平均流速及循环喷油量,这对于燃油喷射及雾化的改善、柴油机性能的提高都是有利的;随着喷油背压的增加,喷嘴的流量系数虽略有提高,但喷孔内的空化效应、液流紊乱及喷孔出口平均流速均逐渐降低;相同喷射条件或针阀升程下,喷嘴内的空化效应弱于圆柱形喷孔喷嘴,喷孔出口平均流速及流量系数高于圆柱形喷孔喷嘴。     

静电喷雾系统特性研究

设计了一套农用静电喷雾系统,并对该套系统的喷雾性质进行了实验研究,详细讨论了压力对于喷雾性质的影响,并测量了不同压力配比条件下雾滴荷质比与液体雾化粒子的粒径分布,找出了利于提高静电喷雾性质的最佳配合.     

高压旋芯喷嘴的雾化特性

对直射式喷嘴进行加旋芯改进,改进后喷嘴的喷雾情况符合不稳定性理论规律。利用三维激光多普勒粒子测速仪（3D—PDPA）,测量了单相流细水雾喷嘴在1m处截面的雾化特性参数;研究了喷嘴直径和喷射压力对雾化特性的影响。试验结果表明,喷雾压力大于2MPa后,1m处截面的喷雾锥角、雾滴索太尔平均直径（SMD）和轴向速度的变化不大。所测试的系列喷嘴的最佳压力范围为7～8MPa;所形成的细水雾雾滴SMD均小于100μm,属于超细水雾范畴。     

一种撞击式喷头雾化特性研究

分析了撞击式喷头的雾化机理,通过实验研究了撞击式喷头的几种雾化液滴直径随喷雾压力变化的规律以及撞击式喷头的流量与喷雾压力之间的关系。实验表明:随着喷雾压力的升高、喷头的流量增大,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。该喷头的雾滴直径小,雾化特性能满足降温或加湿要求。     

静电喷雾装置雾化效果试验研究

通过对静电雾化理论和试验方法的简单探讨,搭建了静电喷雾试验平台,并对静电喷雾在不同静电电压的条件下的雾化质量进行了对比试验。结果表明:静电喷雾装置能够达到较好的静电雾化的效果,其静电喷雾的雾滴粒径细小,均匀度较高,附着效果好;随着静电电压的增加,雾化质量有一定的改善,但变化越来越小。     

柴油机燃油喷孔内流动及对近场喷雾特性的影响

针对柴油机燃油射流初始段破碎过程试验观测上的困难,基于大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)和VOF多相流模型,对燃油高压射流流动特性及其近嘴区射流初始雾化过程进行数值研究.根据喷孔内空化、湍流以及环境气体和射流之间相互作用,建立单喷孔计算模型,并采用了Sou试验结果对所建模型的合理性进行验证....     

扇形雾喷头雾化过程中雾滴运动特性

利用相位多普勒粒子分析仪测试了LU120—03型扇形雾喷头喷雾扇面内的雾滴运动速度,计算得出雾滴运动初速度即液膜破碎速度,确定了雾滴在喷雾扇面内的速度分布。结果表明：靠近喷头的区域,扇面边缘的最小雾滴速度小于中心位置的最小雾滴速度,更易飘失;远离喷头的区域,细小雾滴速度迅速衰减,极易受气流影响而产生飘失。     

静电喷嘴雾化特性与沉积效果试验分析

为了探究电极材料对静电喷嘴雾化效果和荷电性能的影响,确定设计的静电喷嘴的最佳作业参数,并明确静电作用对雾滴沉积效果的影响,以电极材料、电极电压、喷施压力和喷孔直径为喷施变量,针对设计的静电喷嘴进行室内雾化和沉积试验。研究结果表明:设计的静电喷嘴最佳电极电压为8 k V,最佳电极材料为紫铜,最佳喷施压力为170 k Pa;相比于非静电喷雾,静电作用开启后,静电喷嘴的有效喷幅增加约50 cm;在3个采样层的雾滴沉积密度依次增加了23、19、10个/cm2;在喷嘴雾化的所有雾滴中,粒径在50~120μm区间的雾滴受静电作用影响最大,静电作用开启后,此区间段内的雾滴沉积数量增加了约2倍,当雾滴粒径大于120μm时,雾滴沉积密度随雾滴粒径的增大呈下降趋势;沉积的雾滴主要是粒径在180μm以下的雾滴,因此适合最佳生物粒径为180μm及180μm以下的作物。     

检验喷油嘴时清脆响声的产生与雾化的机理研究

对两种不同密封座直径的喷油嘴在手压式喷油器校验器上进行了对比试验，分析了喷油嘴检验时发出清脆响声的机理，以及响声清脆的喷油嘴其雾化看起来也较好的原因；同时在喷油泵工作转速为1000r/min时用内燃机激光全息照相系统测取了两种喷油嘴的喷雾特性，指出依据喷油嘴检验时发出的响声是否清脆及雾化好坏来评判喷油嘴的优劣是不合适的。     

静电喷头雾化特性预测模型

将一种基于改进粒子群优化最小二乘支持向量机的预测模型引入静电喷雾雾化性能预测领域,并给出了相应的步骤和算法.该模型能方便地预测喷雾参数对喷头雾化性能的影响,有助于正确认识喷头雾化性能随喷雾参数的变化规律.通过具体实例及与其他几种预测方法的对比表明,在相同样本条件下,其模型构造速度比标准LSSVM方法高近1个数量级,模型预测误差约为标准LSSVM方法的50%,预测精度比常规BP模型高1个数量级.     

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。     

双流体喷嘴雾化控制特性研究

双流体喷嘴具有雾化效果稳定、显著节能、药量调整范围大和优异的抗堵塞性能等特点,对于提高施药精确性、降低药液浪费和减少环境污染有重要意义。为此,将双流体喷嘴用于猕猴桃园喷雾,使用自主搭建的双流体喷雾试验平台,采用了扇形喷嘴、圆形喷嘴、广角圆形喷嘴3种喷嘴,进行了不同气压下雾化流场的喷雾试验,研究了最佳液体压力恒定的情况下,气路气压的变化对雾化角、贯穿距、流量及压力损失等雾化特性参数的影响。结果表明:扇形喷嘴优于圆形喷嘴和广角圆形喷嘴;随着气压的增大,喷雾的贯穿距先增大后减小;随着气压的增大,雾化角呈现先增大后减小的趋势;随着气压的增大气体流量增大,液体流量减小,气路压力损失较大。对猕猴桃园来说,气压在2.5bar时,选用扇形喷嘴较为适宜,为气液双流式变量喷雾的研究奠定了基础。     

气泡雾化喷嘴气体溢出过程声波信号的时频特征研究

通过自建的气泡雾化喷嘴射流可视化实验平台对射流中气体溢出过程进行了声波信号采集和图像观测。采用自适应最优核(AOK)与希尔伯特-黄变换(HHT)边际谱两种时频分析方法对采集到的声波时频信号进行了处理和分析。结果表明:气泡溢出喷嘴时会导致声波信号AOK时频谱幅值的增加;时频谱幅值随时间的变化可以反映喷孔处气体溢出量的实时变动;声波信号的HHT边际谱能量主要集中在一定频率范围内,且在频率轴上的分布与气液两相压力、气液混合状态等因素有关;边际谱能量关于某一中心频率呈近似对称分布,且该中心频率与气泡压力相关,而与气泡大小关系不大;声波信号的时频分析结果能很好地捕捉到气泡雾化喷嘴射流时气相在溢出过程中的变化。声波信号时频分析方法可作为气泡雾化喷嘴射流研究的一个有效途径。     

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。