柴油和生物柴油喷雾特性研究

在喷雾特性实验台上,利用马尔文激光粒度分析仪对定压力下柴油和生物柴油的微观喷雾特性进行了研究,对柴油和生物柴油油滴的索特平均直径、尺寸数目分布、累计体积分布和特征直径进行比较,实验结果表明,在同一喷射压力下,生物柴油油滴的索特平均直径和特征直径均大于柴油的,生物柴油向大颗粒方向偏移,生物柴油的雾化质量比柴油差。     

基于燃料特性影响的喷雾特性研究

为了研究燃料特性对喷雾特性的影响,试验配置了四种掺混不同含氧燃料的柴油,在环境背压为5 MPa,喷射压力分别为90 MPa、120 MPa和150 MPa的条件下,通过喷雾可视化装置对四种试验燃料的宏观和微观喷雾特性进行了研究。结果表明,在一定的喷射压力条件下,喷雾贯穿距离（STP）随着运动粘度、密度和汽化潜热的降低而减小,平均喷雾锥角（ASA）随着运动粘度和汽化潜热的降低而略有增大。喷雾贯穿距离和喷雾面积均随着喷射压力的升高而升高,喷雾锥角随着喷射压力的升高而略有下降,索特平均直径（SMD）也随着喷射压力的升高而下降。综合评价来看柴油掺混20%的2,5-二甲基呋喃（2,5-DMF）且在150 MPa喷射压力下的喷雾特性表现最好。     

高压共轨燃油喷雾特性的试验研究与模型修正

利用高速闪光摄像技术建立了燃油喷雾特性试验台架,在不同喷射压力(80 MPa,102 MPa,130 MPa)和不同喷射背压(2 MPa,3 MPa)下对高压共轨电控喷油器的燃油瞬态喷雾特性进行了研究,并用Matlab编程对喷雾图像进行了处理,测量了不同工况下油束的贯穿度和锥角。通过试验数据,利用最小二乘非线性曲线拟合方法对高压喷射油束模型进行了修正,模型计算结果与试验结果基本吻合,表明修正后的油束模型能更好地预测高压喷射时的油束贯穿度和锥角。     

柴油掺混二甲醚喷雾粒子尺寸分布特性试验研究

为确定二甲醚掺入柴油后对燃料雾化性能的改善效果,利用阴影成像与数字图像处理技术,对不同掺混比、喷射压力以及喷孔直径等条件下的二甲醚-柴油混合燃料喷雾粒子尺寸分布特性进行了对比试验研究.结果发现:由于柴油中二甲醚的闪急沸腾作用,随着二甲醚掺混比的增加,混合燃料粒子尺寸分布曲线整体向小颗粒方向偏移,较大粒子数目较柴油明显减少,有助于降低发动机炭烟排放;喷孔直径、喷射压力等喷射参数对混合燃料雾化粒子分布有较大影响,减小喷孔直径使燃油粒子更加细化,降低喷射压力则使混合燃料雾化效果有变差的趋势.     

柴油—生物柴油混合燃料喷雾特性试验研究

采用高分辨率数码照相机对柴油与柴油—生物柴油混合燃料喷雾特性进行了对比研究。结果表明,随着生物柴油掺混比的增大,燃料黏度增大,喷雾锥角变小,Sauter平均直径增大。与MB24相比,柴油的相对尺寸范围和发散边界较大,因此其Sauter平均直径比MB24混合燃料的略大。由于乙醇的稀释作用,改制油MB24的Sauter平均直径最小,雾化质量明显改善。从喷雾液滴尺寸的数目分布可以看出,所有燃料的曲线峰值均位于14μm处,小颗粒液滴较多。随着生物柴油掺混比的增大,曲线峰值下降,下降趋势均匀平缓,说明燃料黏度的增大将使雾化油滴的尺寸分布渐趋均匀。从液滴尺寸的累积体积分布可以看出,随着生物柴油掺混比的增大,达到某一累积体积的油滴直径增大,说明大颗粒油滴增多。     

燃油喷射压力对缸内直喷汽油机喷雾特性的影响

燃油喷射压力对混合气形成有直接影响,提高喷射压力可进一步降低直喷汽油机微粒排放。使用STAR-CD软件分别建立定容弹和发动机缸内喷雾计算模型,利用喷雾特性可视化试验进行喷雾模型有效性验证,其后分析了燃油喷射压力对喷雾贯穿距、索特平均直径等基本特性参数的影响,研究了燃油喷射压力对缸内混合气形成的影响。结果表明提高燃油喷射压力可有效促进燃油的雾化蒸发,加快混合气形成,提高混合气分布均匀性。     

碰撞和孔径对喷嘴喷雾特性影响的试验研究

文章主要研究碰撞和孔径对喷嘴喷雾特性的影响,主要采用两种孔径下的碰撞喷嘴及一个不带碰撞的喷嘴进行研究,在搭建好的喷雾实验台上进行宏观锥角照片的采集和微观液滴尺寸等特性参数进行采集。结果表明:碰撞喷嘴比普通不带碰撞的喷嘴雾化锥角大,而粒径变化不大,可以用于需要大范围喷雾场的用途,而对于碰撞喷嘴,孔径越大,喷雾范围越大,但雾化粒子直径变大,雾化效果变差。     

SCR系统尿素喷雾特性影响因素的CFD仿真分析

利用AVL Fire三维商用仿真软件对SCR系统尿素喷雾特性的影响因素进行了模拟计算,考察的因素包括工况、尿素喷射压力、尿素水溶液的温度及喷嘴的安装角度。结果表明:喷雾形态受来流影响较大,喷雾的速度及贯穿距离随排气流量增加,排气流量越小,排气温度(SCR喷嘴处排气温度)越高,越利于喷雾液滴的蒸发和热解;喷射压力对液滴的喷雾形态影响不大,但对NH3的浓度场分布影响较大,喷射压力越高,NH3的生成效率越低;尿素溶液温度对喷雾形态及NH3的转化影响不大;喷嘴安装角增大利于喷雾液滴蒸发和热解。     

生物柴油和柴油直喷喷雾特性试验研究

应用单孔喷油器结合高速摄影技术研究了B5生物柴油和京标-10号柴油在不同喷油压力、环境温度和燃油温度条件下的喷雾特性,喷雾参数包括喷雾形态、喷雾贯穿距、喷雾贯穿速度和喷雾锥角.结果表明:两种燃油的喷雾贯穿距随时间几乎呈线性变化,喷射初期喷雾贯穿速度较大,且随着喷油压力的增加喷雾贯穿速度增加;随着时间的推移(油束的发展),喷雾贯穿速度逐渐下降,且较高的喷油压力下,喷雾贯穿速度下降趋势更加明显;在喷油压力和燃油温度相同时,随着环境温度从25℃升高到350℃,喷雾过程中的最大喷雾贯穿速度更大,且120 M Pa喷油压力下,最大喷雾贯穿速度可达400 m/s.在相同条件下,B5生物柴油油束蒸发持续时间较京标-10号柴油更长,表明生物柴油的加入使得B5生物柴油的沸点升高,相同温度下蒸发能力变差.比较相同条件下B5生物柴油和京标-10号柴油喷雾锥角,京标-10号柴油的喷雾锥角略大,这是由于京标-10号柴油黏度较小,液滴间作用力小,使得喷雾锥角增大.     

二甲醚燃料喷射压力对喷雾发展过程的影响

利用定容容器模拟增压发动机缸内高温高压条件,利用高速摄像机观察二甲醚喷雾,探讨了喷射压力对喷雾贯穿距离、喷雾蒸发等喷雾发展过程的影响规律。结果表明:在喷射初期喷雾贯穿距离与喷射时间成正比关系,在喷射后期,环境气体卷入喷雾中,喷雾贯穿距离与喷射时间平方根成正比关系;二甲醚燃料液态喷雾贯穿距离相对于气态来说非常短,DME液态喷雾贯穿距离基本不随时间的增加而增长。     

高压喷雾仿真中网格精度对喷雾特性的影响

介绍了高喷射压力时不同网格划分的精度对仿真结果中喷雾形态的发展及喷雾贯穿距离以及索特平均直径(SMD)的影响。结果证明,高压喷射情况下,喷油嘴附近的单元尺寸为喷孔直径的5倍~6倍时与试验结果一致,而SMD对网格精度不敏感。     

一种基于MATLAB的喷雾锥角测量方法研究及应用

作为发动机喷雾性能的主要宏观参数之一,喷雾锥角的大小对研究燃料的雾化质量具有重要的意义。进而可以指导我们改进发动机的喷射装置以及控制喷射过程中的各种参数。文章采用MATLAB图像处理工具箱提供的函数对喷雾图像进行处理,并利用Hough变换和最小二乘法来分别拟合喷雾油束的两条边缘,最后通过比较分析,得出用最小二乘法拟合的效果最佳。     

柴油机喷雾的高速单次摄影与喷雾贯穿度的研究

本文叙述并讨论利用高速闪光的单张摄影方法来研究柴油机中的喷雾。由于文中提供的实验装置和方法可以取得在同一个精确角位下多次重复喷射的雾注照片,故可采用统计方法对喷注以及与之相关的燃油喷射系统的稳定性进行观察和分析。通过对不同角位摄取大量照片可以得到具有统计平均意义的喷雾贯穿度一时间特性。对喷雾贯穿特性的研究表明,在喷油时间t≤1毫秒(ms)时,贯穿度(s)∞t~a,其中a值为1.1—1.2,而仅在t>1ms以后,方存在着以前有关文献中确认的S∞t~0.5关系。通过理论分析,说明在使用相同的喷咀结构时,各时期的平均喷油速率可以与喷雾贯穿特性直接联系起来,即在着火延迟期内,值决定了t=1ms时的初始贯穿度S_1,而在喷射后期,与贯穿度常数S~2/t的大小成正比例。为查明贯穿特性对柴油机性能的影响,文中通过若干发动机试验结果,进行了初步分析。     

空气辅助和无空气辅助SCR系统尿素喷雾特性的对比试验研究

利用高速摄影技术,对空气辅助和无空气辅助两种典型的柴油机氮氧化物(NOx)选择催化还原(SCR)尿素喷射系统,在常温常压下的尿素喷雾特性和在定容燃烧弹内对空气辅助喷射系统在不同温度下的尿素喷雾特性进行了可视化试验研究.结果表明,随着尿素溶液喷射速率的提高,空气辅助喷射系统的喷雾贯穿距增大,喷雾锥角变小,且随着环境温度的上升贯穿距明显减小,发生碰壁现象的可能性减小;而无空气辅助喷射系统的喷雾形态则基本不受喷射速率的影响.应用粒子动态分析仪(PDA)对两种喷射系统的喷雾粒径分布进行的测试结果表明,空气辅助喷射系统的喷雾液滴粒径明显小于无空气辅助喷射系统,因而具有良好的喷雾特性.     

高压喷射GDI喷孔几何结构对喷孔内流及喷雾特性的影响

采用大涡湍流模拟结合多相流耦合喷雾的方法对GDI喷孔内流和喷雾特性进行了数值研究,着重分析了喷射压力及喷孔结构形状对喷孔出流特性和液滴粒径的影响。结果表明:提高喷射压力有利于增加喷孔出口流速及湍动能,增强燃油破碎;当喷射压力提高到30 MPa之后,进一步提高喷射压力时索特平均直径(SMD)变化不明显,但小粒径占比显著增加;对于变截面喷孔,变截面双曲线喷孔出口处速度和湍动能最大,其SMD最小,小粒径占比最多,有利于喷雾质量提高;与渐缩形喷孔相比,渐扩形喷孔出口处湍动能较大,有利于喷雾初次破碎,然而较多的空泡堵塞喷孔,喷孔出口处流速较低,不利于燃油二次破碎。     

真实喷嘴结构对燃油喷雾和内流特性影响的试验研究进展

主要回顾了柴油机真实喷嘴几何结构尺寸对燃油的喷雾特性和内流特性影响的试验研究结果,着重阐述了喷孔直径、喷孔锥度、喷孔长径比、入口圆角和压力室容积对燃油喷雾和内流动态特性的影响规律。结构参数对喷雾特性的一般规律可以得到,但是研究结果存在不确定性。所以将来此方面的研究必须将单一几何结构参数对喷雾的影响规律与其他结构参数的影响有效分离,才能准确揭示结构参数的影响规律;结构参数引入的空穴现象与结构参数本身的影响规律耦合在一起,必须在确定空穴指标的前提下研究结构参数的影响规律;商用喷嘴结构与设计尺寸之间存在不可避免的缺陷,必须采用高精度加工的喷嘴来研究结构参数对喷雾特性的影响规律。     

柴油碰壁喷雾特性试验研究

研究了柴油在不同喷射和环境条件下的碰壁喷雾特性,包括喷射压力、环境压力、碰壁距离、壁面温度和壁面表面粗糙度。通过试验获得了碰壁后油束铺展半径(R_W)和卷吸高度(H_W)的数据,评估了各个参数对R_W和H_W的影响。其中,喷射压力对RW的影响最明显,其次是环境压力,碰壁距离的影响最小;对H_W影响最明显的因素仍然是喷射压力,其次是碰壁距离,环境压力的影响最小。     

松油与柴油宏观喷雾特性的对比试验研究

利用高速摄影技术对松油与柴油在不同试验工况下的喷雾锥角、贯穿距离和油束面积进行对比。结果表明:两种燃料的喷雾特性接近,喷雾锥角随喷油压力和背压的升高而变大,且背压对锥角的影响更为显著;贯穿距离和油束面积随喷油压力的升高而增大,随背压的增加而减小;与喷雾锥角相比,贯穿距离对油束面积的影响更大;相同工况下松油的贯穿距离、喷雾锥角和油束面积均比柴油略大,雾化质量更好。试验结果为松油作为替代燃料的可行性研究提供参考。     

喷孔形状对喷嘴内流及喷雾特性的影响研究

主要研究了不同喷射压力下喷孔形状对内流及喷雾特性的影响。在可视化试验中,采用了3 种喷孔出口直径一致但喷孔形状不同的比例放大透明喷嘴,分析比较了不同形状喷孔内的空化及喷雾特性。研究发现,在圆柱形和渐扩形喷孔中都有空化发生,而渐缩孔中却没有。在同样的喷射条件下,渐缩孔的流量系数却是最高。研究结果表明空化在孔内溃灭时,会增加流动湍流度,但对喷雾锥角影响较小,当空化发展到喷孔出口并溃灭时,会使得喷雾锥角显著增加。试验中还观察了水力柱塞流现象,推测其产生的原因是边界层分离后回流区的再附着点达到了喷孔出口。结合数值模拟方法,验证了试验结果的分析。     

利用高速摄影研究二甲基醚的喷雾特性

本文利用高速摄影技术在定容压力室中，通过6孔电磁喷射器，研究了二甲基醚（DME）的喷雾特性。结果表明，二甲基醚的喷雾射程随着定容压力室内气体压力的增加而减少；喷雾锥角则随和的升高而增大，在相同的条件下，二甲基 喷射锥角大于 喷射锥角；喷雾射程则低于柴油的喷雾射程。Hiroyasu喷雾射程的计算模型，通过适当的系数修正可以用于DME喷雾射程预测，由于DME喷雾射程和着火延迟期都比柴油短，在屐机缸内着火时刻，柴油的喷雾射程约为DME的2倍，从高速摄影的喷雾影像中可以清楚的看到，DME的蒸发速度明显比柴油快。