静止空气环境中粘性液膜碎裂的试验研究

论文摘要

燃烧过程是当今内燃机研究的主要课题之一,只有有效地控制燃烧过程,才能从根本上提高发动机的动力性和经济性,才能更有效地控制排放。燃烧技术的进步与喷雾技术密切相关,相互促进,共同提高,因此有必要对喷雾作细致深入的研究。喷射与雾化作为机械学的分支之一,一直受到国内外普遍重视,它已经成为一个国际性的研究领域。其发展主要表现在喷雾数学模型的进展、数值计算分析的不断完善和光学测试技术的改进与发展。根据几何相似理论,设计、制作了平面狭缝喷嘴和空气助力平面狭缝喷嘴,建立了恒压射流试验台,制定了试验方案,拍摄了0.2 MPa和0.4 MPa下的平面液膜射流的照片,采用的是佳能高清晰度EOS30D数码单反照相机。采用Photoshop软件处理图片,绘制表格,把得到的结论与先前一些学者的研究进行对比,力求最大限度的提高发动机的动力性、经济性和降低排放。每种工况点选取50张照片,计算碎裂点的平均值,绘出曲线图。在喷射的瑞利(Rayleigh)模式下,水膜的碎裂主要受喷射速度的影响,即与雷诺数和韦伯数密切相关,而与喷射压力没有直接关系。对于在小宽厚比喷嘴喷射的瑞利(Rayleigh)模式低速射流,水膜的碎裂长度随喷射流速的增大而增长,与喷射压力没有直接关系,喷射压力只有通过喷射流速才对水膜的碎裂过程产生影响。也就是说,喷射流速是水膜碎裂过程中的稳定因素。为了探讨喷射压力对雾化(Sprays)模式下液体雾化质量的影响,我们在柴油机喷嘴喷雾特性试验台上进行了高、低喷射压力下雾化油滴索特平均直径(Sauter mean diameter)和尺寸分布的比较试验。随着喷射压力的减小,雾化油滴的喷雾锥角变小,Sauter平均直径增大,油滴尺寸数目分布曲线的峰值降低,曲线平缓,累积体积分布曲线降低,达到某一累积体积的油滴尺寸增大,大颗粒油滴变多,特征直径增大,相对尺寸范围和发散边界变小。说明随着喷射压力的降低,雾化质量变差,但尺寸分布更加均匀。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 影响喷雾的因素
• 1.3 表面波模式
• 1.4 液体射流的测量方法
• 1.5 国内外研究现状和研究的意义
• 1.6 课题的来源及本文的主要工作
• 第二章 试验台的建立与试验方法
• 2.1 水射流试验台的建立
• 2.2 静止空气环境中水膜碎裂的试验方案
• 2.3 静止空气环境中水膜碎裂的试验步骤
• 第三章 静止空气环境中水膜的碎裂过程
• 3.1 图片处理
• 3.2 静止空气环境的表面波形
• b'>3.3 静止空气环境中水膜的碎裂长度L_b
• 第四章 喷射压力对雾化质量的影响
• 4.1 柴油机喷嘴喷雾试验台的建立
• 4.2 柴油机喷嘴喷雾试验方案和步骤
• 4.3 高、低喷射压力下雾化油滴的索特平均直径和尺寸分布
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表和待发表的论文
• 致谢