压力式喷嘴在压力脉动下性能的研究

以机械压力喷嘴为研究对象,应用VOF模型对脉动压力下的喷嘴内部流场进行了数值模拟,分析了喷嘴在脉动压力下的流量、雾化角等特性。结果表明：脉动压力下瞬时流量和雾化角呈现相同频率的脉动,且平均流量基本在设计流量附近。流量的振幅随脉动频率的变化,呈现出先增大后减小的趋势,并在400Hz时达到最大值;入口压力与出口流量的相位差随频率的增大而增加,且近乎线性关系,脉动压力的幅值对相位差影响不大。     

超高压喷射条件下非常态燃油的缸内燃烧排放特性研究

以改善大功率柴油机的燃烧与排放性能为目标,创新性地提出180 MPa以上的超高燃油喷射压力。建立包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用AVL FIRE软件对仿真模型进行动网格划分,将燃油喷射系统的喷嘴内流场计算结果作为边界条件对燃烧过程进行仿真计算,分析燃油物性参数的变化以及喷嘴参数对柴油机燃烧排放性能的影响。结果表明:当燃油的物性参数发生变化之后,喷孔内部空化效应的增强有助于油束获得良好的初始破碎状态,雾化效果好,缸内燃烧过程进行得更加充分;当喷孔直径增大时,油滴初始湍动能增强,运动发展范围较大,喷油持续期短,后期排放物浓度小;随着喷射夹角增大,缸内燃油与空气混合得更加均匀,燃烧性能进一步提高。     

超高压喷射条件下非常态燃油的缸内燃烧排放特性研究

以改善大功率柴油机的燃烧与排放性能为目标,创新性地提出180 MPa 以上的超高燃油喷射压力。建立包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用 AVL FIRE 软件对仿真模型进行动网格划分,将燃油喷射系统的喷嘴内流场计算结果作为边界条件对燃烧过程进行仿真计算,分析燃油物性参数的变化以及喷嘴参数对柴油机燃烧排放性能的影响。结果表明：当燃油的物性参数发生变化之后,喷孔内部空化效应的增强有助于油束获得良好的初始破碎状态,雾化效果好,缸内燃烧过程进行得更加充分;当喷孔直径增大时,油滴初始湍动能增强,运动发展范围较大,喷油持续期短,后期排放物浓度小;随着喷射夹角增大,缸内燃油与空气混合得更加均匀,燃烧性能进一步提高。     

船用喷油器双层喷孔喷雾贯穿距特性仿真分析

为了分析某型船用柴油机双层喷孔喷雾贯穿距差异,利用AVL FIRE软件分别对喷嘴内部瞬态流动和定容弹内喷雾过程进行仿真计算,得到了喷孔出口处液相压力、速度、流量以及定容弹内喷雾贯穿距。结果表明,上排喷孔出口处的液相压力、流速和出口流量均比下排喷孔的大,而且上下2排喷孔内产生的空穴位置和大小也有差异;定容弹喷雾过程计算结果显示,在相同喷射时刻下,上排喷孔的喷雾贯穿距比下排喷孔的长,说明由于双层交错喷孔位置不同,其内部液相流动特性不相同,使得上下2排喷孔的喷雾发展存在差异。     

船用蒸馏海水淡化装置二级引射器数值模拟与试验

船用蒸馏海水淡化系统常因蒸馏器内压力不均匀造成产水率下降,二级双吸口引射器可通过调节吸口之间真空度来平衡蒸馏器内部的压力,以消除这种影响。引射器内真空度的直接影响因素为喷嘴尺寸与工作流体入口压力。本文通过引射器的两级喷嘴尺寸对引射真空度的影响试验,得到最佳喷嘴尺寸组合为一级喷嘴直径15mm、二级喷嘴直径18mm。在最佳喷嘴组合下,运用Fluent软件对不同工作流体入口压力下引射器内的速度场和压力场进行数值模拟,结果表明当工作流体压力为0.14MPa时,引射器效率最高、节能性最好,验证试验与模拟结果吻合较好。     

压力波动对喷嘴内流场及喷油规律影响的仿真研究

采用模糊PID控制策略模拟共轨管内的燃油压力作为边界条件,对不同尺寸喷嘴进行CFD流场计算,研究高压共轨压力波动对喷嘴内部流场及喷油规律的影响,结果可对各孔流量的均匀性和下游的喷雾特性研究提供更真实的边界条件,供喷嘴结构参数的优化设计参考。     

舰船水幕喷头结构优化设计及性能分析

针对传统舰船水幕喷头射程短、覆盖面积小的问题,本文通过对其内部结构优化设计,采用CFD软件数值模拟,研究其工作过程中气体和液体的两相流动,计算得到喷头射流水幕的速度分布、流量、流量系数等喷射性能参数,获得其喷射规律和特性。分析表明:沿喷头出口轴线方向,水流速度随距离增加而减小,速度衰减速率也在减小;同尺寸大小喷嘴,水流出口速度随压力增大而增大;经优化设计后的水幕喷头可以显著提升喷射性能。研究结论对于工程设计具有重要的参考价值和指导意义。     

舰船水幕喷头结构优化设计及性能分析

针对传统舰船水幕喷头射程短、覆盖面积小的问题,本文通过对其内部结构优化设计,采用CFD软件数值模拟,研究其工作过程中气体和液体的两相流动,计算得到喷头射流水幕的速度分布、流量、流量系数等喷射性能参数,获得其喷射规律和特性。分析表明:沿喷头出口轴线方向,水流速度随距离增加而减小,速度衰减速率也在减小;同尺寸大小喷嘴,水流出口速度随压力增大而增大;经优化设计后的水幕喷头可以显著提升喷射性能。研究结论对于工程设计具有重要的参考价值和指导意义。     

射水清淤船管道压力损失和喷嘴流量的研究

射水清淤船作为一种新型的疏浚及整平航道的工具,得到了广泛的应用,精确计算其管道压力损失和喷嘴流量强度将直接关系到该船抽水泵的选取及清淤效果.以某一射水清淤船为研究对象,基于不同的喷嘴形状和分布情况,建立了3种计算模型,分别对其管道压力损失和喷嘴流量强度进行了分析对比和评价.计算结果表明,圆台形喷嘴的管道局部压力损失比圆柱形喷嘴小.此外,喷嘴的流量强度与该船清淤过程中产生的混合泥层的速度及厚度有关,可以通过改变喷嘴流量强度来实现更好的清淤效果.     

大型疏浚泥泵固液两相流场特性的数值模拟分析

基于欧拉双流体模型对绞吸挖泥船大型泥泵进行固液两相流的非定常数值模拟计算，通过对比分析颗粒粒径、颗粒浓度、颗粒密度对两相流线、固相颗粒浓度分布等流场特性的影响，为提高疏浚泥泵的优化设计提供指导。模拟结果表明，颗粒物理特性对液相流线分布的影响较小，随着颗粒粒径增大，液相对固相的带动作用减弱；随着颗粒密度的增大，液相对固相的带动作用未减弱；随着颗粒浓度增大，液相对固相的带动作用增强；随着粒径和密度增大，颗粒分布不均性加强；随着颗粒浓度的增大，颗粒浓度分布均匀性加强，靠近叶片壁面浓度明显增大。对比了两种泥泵流道的颗粒浓度分布，通过叶轮流道的优化设计，可以减少颗粒在流道表面的集聚，降低泥泵磨损。     

旋转燃烧室特种喷嘴的燃料出口速度建模与仿真计算

为了解决高温高压燃气的泄漏问题以及提高燃料的燃烧效率,某水下航行体采用了燃烧室与发动机一起旋转的设计方案,并设计了中心锥阀截面可调式离心喷嘴。由于阿勃拉莫维奇理论在研究本问题上的局限性,本文从燃烧室的旋转以及喷嘴的特殊结构这两个特点出发,运用相对运动的伯努力方程、连续性方程、动量矩方程、喷嘴结构方程建立了喷嘴燃料的出口速度模型,并对此水下航行体在两种不同速制下的情况进行了计算;同时,对喷嘴中心锥阀截面的环形间隙进行了计算。以上计算结果为仿真计算旋转燃烧室温度场、压力场、速度场等流场及燃料雾化后的液滴尺寸分布、空间分布、运动轨迹提供了初始条件。     

喷油嘴偶件关键特性参数对燃油系统喷射特性的影响

喷油嘴偶件作为柴油机燃油喷射系统最核心的精密偶件,其性能的优良直接影响到燃油喷射系统的喷射特性,从而影响柴油机的经济性和排放。本文通过对喷油嘴偶件针阀升程、针阀头型参数(三锥和单锥)、针阀运动质量、喷孔参数(喷孔直径和数量)、压力室容积、喷孔内孔口圆角、喷嘴体高压容积等关键参数设计技术的研究,分析了这些关键参数及结构设计对燃油系统泵端压力、压力室压力、喷油持续角、喷雾圆锥角、油粒平均直径等喷射特性的影响,从而给喷油嘴偶件的性能参数设计、结构设计以及燃油喷射系统与其他系统的综合匹配设计和系统主要部件的可靠性分析计算提供理论依据和指导。     

某型船用高压共轨大功率柴油机喷射特性研究

利用AVL公司的HYDSIM软件对某型船用高压共轨大功率柴油机电控喷油器工作过程进行仿真,仿真结果与实际试验数据相一致,表明仿真模型的准确性.通过模型的建立,系统分析了喷孔直径、喷射压力与喷油规律、雾化质量之间的关系.结果表明:喷孔直径和喷油压力都通过燃油流通截面积影响喷射速率和喷雾特性,这为进一步的高压共轨系统燃烧优化打下了坚实的基础.     

船用蒸馏海水淡化装置二级引射器数值模拟与试验

船用蒸馏海水淡化系统常采用单吸口引射器将蒸馏器内的浓海水和不凝性气体一同抽出,使得蒸发器和冷凝器间因压差不足而抑制蒸汽流动,造成产水率下降。二级双吸口引射器可分别抽吸不凝性气体和浓海水以消除此类影响。直接影响引射器内真空度的因素为喷嘴尺寸与工作流体入口压力。文章针对引射器两级喷嘴尺寸对引射真空度进行影响试验,得到最佳喷嘴尺寸组合为一级喷嘴直径15 mm、二级喷嘴直径18 mm。在最佳喷嘴组合下,运用Fluent软件对不同工作流体入口压力下引射器内的速度场和压力场进行数值模拟。结果表明,当工作流体压力为0.34 MPa时,引射器效率最高,节能性最好,验证试验与模拟结果较吻合。     

气动液压平衡式水下武器发射系统喷注噪声研究

根据空气动力学与工程热力学理论,研究了潜艇气动液压平衡式水下武器发射系统发射武器时喷注过程的空气动力特性.分析了高压气体在气瓶与气缸之间的流动特性,在近似条件下建立了作为发射动力源的质量流量变化率方程.利用Lishthill方程,结合空气动力特性,对发射过程中高压气体的声学特性进行了讨论,分析了气瓶初始压力、气瓶容积、发射气道因素对发射噪声的影响,并提出了噪声控制的方案.     

静电雾化切削的雾化形态研究

为了研究静电雾化切削的雾化形态,搭建静电雾化平台与显微成像系统,进行微量去离子水和植物性润滑油LB2000静电雾化雾化试验,分析电压和流量对雾化形态的影响,并利用Ansoft Maxwell软件建立了静电雾化静电场有限元模型,分析电压对喷嘴出口处场强分布的影响,探讨电压对静电雾化形态的影响机理.结果表明:在静电雾化过程中,雾化呈现滴状、脉动、锥射流及不稳定等模式.发现锥射流是适合用于切削加工冷却润滑的静电雾化模式,获得了射流可喷射至切削刃的该模式的电压与流量范围,研究结果为静电雾化切削的实际应用提供依据.     

某电站分洪渠泄流能力数值模拟研究

本文基于Flow-3D软件,采用RNG湍流模型,对某水电站两种分洪渠设计方案进行了数值模拟。比较分析了不同洪水频率时,两种方案的电站坝前水位,单位时间泄流量以及不同位置流速流态分布特性。结果表明,当洪水频率p=5%时,两种方法流速流态以及泄流能力均相近,随着来流量减小,钢闸坝方案的泄流能力更加显著。     

舰船细水雾红外隐身技术及其试验研究

在物体表面喷洒水雾是有效降低红外辐射强度的途径,利用细水雾粒子的吸收、散射、水膜覆盖作用,可以有效衰减红外辐射强度。细水雾特有的相变和水膜流动特性已在工程中逐步得到应用。通过介绍舰船细水雾红外隐身技术的原理、国内外研究现状,讨论细水雾的分类、产生的原理以及常见的几种雾化喷嘴,并在此基础上定性分析雾滴粒径、雾滴浓度、水雾厚度、水膜厚度和水流速度等对隐身效果的影响。试验研究表明：细水雾的雾滴直径、雾滴浓度、水雾厚度、水膜厚度和水流速度对物体表面的红外遮蔽和降低影响较大;不同结构型式的喷嘴其雾滴粒径、雾滴浓度、水雾厚度、水膜厚度和水流速度等差别很大,对降低红外辐射的效果也各不相同;虽然供水压力和流量对水雾的形成有影响,但对低压细水雾而言,当压力和流量达到一定值时,细水雾对降低红外辐射强度的作用并不明显。     

高温高速气体射流冲击倾斜平板的换热特性研究

射流冲击换热是一种有效的强化换热方法,射流喷嘴的个数及间距直接影响其换热效果.采用数值模拟方法对高温高速气体射流冲击倾斜平板的换热特性进行研究,主要研究了单喷嘴和双喷嘴及喷嘴间距对其换热特性的影响.研究结果可为高温高速气体射流冲击的工程应用提供参考.     

船用柴油机燃烧过程数值模拟

为了解船用柴油机燃烧过程,分别通过数值模拟和排放试验方法,对柴油机的湍流强度、混合气浓度及排放产物进行了分析。结果显示,船用柴油机的缸内湍流并不均匀,喷雾轴线两侧的气体流量变大。NOx在缸内分布的呈现高浓度区域具有从气缸向喷嘴聚焦的趋势。