液体推进剂模拟工质在离心喷嘴内流动特性研究

设计了一种双旋流槽离心式喷嘴,采用高速录像系统,研究了液体推进剂模拟工质在喷口处的雾化角特性。在实验基础上,建市r离心式喷嘴内流的VOF模型,基于FLUENT软件进行了数值模拟,获得了喷嘴内流场密度、速度分布特性。结果表明：喷雾初期喷嘴内存在一个空气核,随后很快消失,雾化角变小并趋于稳定。雾化角计算值与测量值吻合较好。     

离心式喷嘴内气液两相流动的数值模拟

求解三维不可压NS方程,并应用VOF方法捕获气液分界面,计算不同压降下离心式喷嘴内的气液两相流动状况,研究了不同压降对喷嘴内流动的影响。计算很好地模拟了喷嘴内的气液两相流动,并得到了出口液膜速度、喷雾锥角以及液膜厚度等参数,数值计算所得结果同试验符合得较好,好于经验公式的结果。     

高温横流燃气喷雾掺混的数值研究

高温高压条件下受限空间内旋流喷雾与横向气流的掺混规律尚不清楚,本文对圆形通道内高温燃气与旋流喷雾掺混蒸发过程进行了三维数值模拟,探究流场特征与掺混规律,研究增强流场掺混效果的方法。研究结果表明,四喷嘴周向均匀布置可以使雾化液滴群较均匀的充满掺混空间。相邻喷嘴中间区域液滴群浓度较高,气相温降较大。靠近壁面区域出现多组小尺度的旋涡对结构,小尺度涡结构的发展是促进掺混蒸发过程的主要方式。喷嘴雾化锥角、轴向倾角、切向倾角影响雾化液滴滞留时间及喷雾轴向贯穿深度,进而对掺混效果有较大影响,选择适中的喷嘴雾化角及入射角有利于流场掺混均匀。     

双路离心式喷嘴雾化特性研究

在常温常压条件下,使用激光相位多普勒分析仪PDA(Phase Dopplor Analyzer)对某型双路离心式喷嘴的雾化 特性进行了试验研究。测量了不同工况下的喷雾特性参数,通过喷雾液滴粒子的索太尔平均直径SMD、通量及粒子速度 等量的变化规律分析了喷嘴的喷雾特性。     

带膨胀腔喷嘴制冷剂R134a闪蒸喷雾可视化研究

闪蒸喷雾由于存在特殊的气泡爆裂使得其在较小压力下即能够实现较好的雾化效果。为了探索制冷剂R134a的闪蒸喷雾机理,本文利用高速摄像机对直管石英玻璃喷嘴内部流型以及不同膨胀腔喷嘴的外部喷雾特性进行了可视化观察及量化比较。发现随喷雾压力增大,制冷剂R134a在直管喷嘴内部表现出对称空化、非对称空化和类弹状空化等不同的空化流型,其中对称空化流型对应的雾化锥角基本相同。膨胀腔型喷嘴达到较小喷雾锥角所对应的膨胀腔长径比为1:2~2:1,最佳外部喷雾锥角稳定在70°左右。     

可调式引射器对两相流引射制冷循环系统性的影响

在两相流引射制冷循环中,采用引射器来代替膨胀阀,回收节流过程中的膨胀功。采用可调式喷嘴引射器,通过调节喷针的位置调节引射器喷嘴出口的流通截面积来改变工作流体的流量。对以R134a为工质的两相流引射制冷循环系统进行实验研究并对引射器内部的流动进行数值模拟,分析喷嘴喉部截面积和扩张角对R134a两相流引射制冷系统性能的影响。模拟结果和实验结果均表明:在定工况条件下,引射器的引射比随喷嘴喉部截面积的增大而升高,而随喷嘴扩张角的增大先升高后减小,在喷嘴扩张角为3°时取得最大值。系统的COP随喷嘴喉部截面积的增大先升高后减小,在喷嘴喉部截面积为2.84mm2时,系统COP取得最大值。     

雾化角对液体火箭发动机燃烧室压力振荡的影响

针对液氧/煤油火箭发动机模型燃烧室实现了三维非稳态两相燃烧过程的数值模拟,得到的燃烧室截面平均压力和平均速度与实验吻合。在初边值条件不施加任何扰动的情况下,得到了燃烧室压力自激振荡过程,并研究了液氧和煤油喷嘴雾化角对燃烧室压力振荡的影响。计算结果表明:当雾化角为40°或120°时,由于燃料与氧化剂喷雾锥重叠区域较小或较大,导致了推进剂混合很差或很好,不易在燃烧室头部出现局部爆炸性的可燃混气团,致使燃烧室压力振荡强度较弱;而当雾化角为中间值65°时,易于出现爆炸性的可燃气团并导致剧烈的压力振荡,使燃烧室中出现燃烧不稳定性。因此,雾化角的合理设计是抑制燃烧不稳定性的一种途径。     

空气雾化喷嘴喷雾特性实验研究

基于在低温环境下使用空气雾化喷嘴进行喷雾结冰实验的实际需求,在喷嘴投入使用前,标定了日本雾的池内公司生产的BIMJ 7004型空气雾化喷嘴的喷雾特性,包括各工况下的压缩空气流量、水流量,喷雾锥角和液滴群中值体积直径(MVD),并重点探究了环境温度对MVD的影响。实验结果表明,喷嘴喷雾的MVD受喷嘴气路和水路入口压力的影响最大,且基本不受环境温度的影响,即在0²0℃的环境温度下,喷雾距离D=0.8 m时,喷雾中心线处的液滴蒸发对MVD的影响很小。     

旋流多级气动喷嘴设计和喷雾特性研究

本文针对可调加热器用燃烧室的需要，设计了两种新型旋流多级气动雾化喷嘴，并对雾化性能进行了实验研究，探讨了影响喷雾特性的主要因素，评价了喷雾场．研究了最佳喷嘴结构形式，在模拟工况下雾化性能良好，适合小流量燃烧室工作需要，ＳＭＤ接近 ２５ μｍ．     

湍动雾化射流液雾粒径分布的数值模拟

对水在空气中湍动雾化射流的气液两相流场进行了数值模拟.其中,气体流场采用k-ε湍流模型进行模拟,给出了载气轴向速度的分布情况.对喷雾粒子的运动采用颗粒轨道法,建立粒子破碎和碰撞的数值模型,研究了液雾粒径在不同工况下沿轴向的变化趋势.数值模拟结果与实验结果在多种气液比下进行了比较,两者吻合较好.同时,分析了初始粒径和粒子总数及喷嘴尺寸对液雾粒径变化趋势的影响,讨论了有助于粒径均匀分布的条件.     

大温差高速燃气喷水冷却器喷嘴阵列设计

喷水冷却器用于某高温燃气流风洞,其功能为将温度3600 K,流量1100 m~3/s,入口流速120 m/s的大流量高温高速燃气降温至673 K。冷却器采用直接喷淋设计,以雾化喷嘴阵列将水喷入燃气流场中,利用水的汽化潜热冷却燃气。本文主要讨论了喷嘴阵列的设计。采用数值仿真方法,基于DPM(离散相)模型,对燃气冷却器内部的两相流动、传热和传质情况进行了数值模拟。应用该模拟方法,首先研究了影响冷却器内流场的关键因素;而后经过多方案迭代设计,得出了可行的喷嘴阵列构型;最后进行了喷嘴阵列性能实验,对该构型下冷却器的性能进行了验证,结果优于设计指标。以上述工作为基础,本文还提出了一些冷却器用喷嘴阵列的设计方法。     

预混式双流体静电喷嘴喷雾特性及荷电性能

为实现高湿环境下脱硫塔内复杂烟气的高效除尘,设计了一种预混式双流体静电雾化喷嘴,并对其喷雾特性及荷电性能进行了试验研究。试验测量了喷雾粒径、锥角和荷质比等参数,通过量纲分析,得到了该喷嘴粒径分布与雷诺数Re的数学模型。试验结果表明:喷雾粒径随气液比(GLR)的增加呈指数减小,当气液比小于0.1时,喷雾粒径随气液比增加迅速减小,当气液比大于0.1时,喷雾粒径减小幅度趋于平缓;喷雾粒径随雷诺数的增加呈线性减小。喷雾锥角随着气液比增加呈先增大后减小的趋势,当气液比为0.1时喷雾锥角最大。气液比增加,喷雾荷质比增加,荷电效果逐渐增强。荷电电压的升高使得喷雾的单分散性提高,弥散空间逐渐增加。     

超高压燃油喷雾特性及诱导激波传播特性的试验研究

在现代柴油机的研究中,提高喷射压力对于改善射流雾化效果及燃烧性能具有重要意义。本文通过自主搭建的超高压燃油喷雾系统,对超高喷射压力条件下射流雾化宏观特性(喷雾贯穿距、喷雾锥角)进行研究。采用纹影系统和高速摄影仪相结合的实验系统,得到超高喷射压力条件下的喷雾图像,并在喷雾体前端捕捉到激波现象。本文主要研究在超高喷射压力下的激波传播特性,包括激波角、多重激波现象等。通过本实验研究,得到超高喷射压力下的激波传播特性,探索超高压对诱导激波的影响规律。     

电极感应熔化气雾化制粉技术中非限制式喷嘴雾化过程模拟

电极感应熔化气雾化(electrode induction melting gas atomization, EIGA)是一种制备超洁净无夹杂物的先进制粉技术,本文以粉末高温合金的氩气雾化过程为研究示例,对现有用于实际生产的国内某厂家提供的EIGA用非限制式喷嘴进行建模,采用商用计算流体力学软件FLUENT,分布采用欧拉-欧拉VOF(volume of fluid)多相流方法与欧拉-拉格朗日DPM (discrete phase model)离散相方法,对非限制式环缝喷嘴主雾化与二次雾化过程进行了数值模拟.通过对主雾化过程中多相流大涡模拟速度流场,主雾化过程中不同阶段高温熔体云图模拟以及二次雾化过程中TAB (Taylor analogy breakup)模型速度流场及TAB模型粒度分布的模拟研究,实现了对EIGA制粉技术中非限制式喷嘴雾化过程的全过程模拟,并预测了雾化后的粉末粒度分布.在此基础上,采用本文模拟使用的非限制式环缝喷嘴,设定与模拟条件一致(进气压力4 MPa,液流直径约4 mm)的实验条件,制备的粉末大部分颗粒的直径大小在100μm左右,该实验结果与模拟得到的粉末直径D50=100μm大小一致,进一步验证了模拟数据的合理性.该方法也适用于非限制式喷嘴里,其他金属或合金的雾化过的模拟研究.     

喷嘴雾化特性实验研究

液体雾化是当前两相流研究中非常重要的课题,在农业、能源以及环境工程中具有广泛的应用价值,进行深入系统的研究具有重要意义。本文以空气、水为工质,使用马尔文粒度仪对单相和两相雾化器喷嘴的雾化特性进行了比较实验研究。测量了不同压力配比条件下液体雾化粒子的粒径分布,详细讨论了压力对于喷嘴雾化效果的影响。同时得出了两相流量与压力之间的变化规律。     

喷孔长度和喷油体温度对乙醇柴油空化及近场喷雾的影响

利用高速摄像机和放大比例的单孔透明喷嘴搭建可视化试验台,研究喷孔长度和喷油体温度对喷孔内乙醇柴油空化流动特性和近场喷雾的影响,试验用喷嘴的孔径均为2 mm,孔长分别为4 mm、6 mm和8 mm,喷油体温度分别控制在303 K、333 K和363 K。试验发现,随着孔内燃油平均流速的增加,各喷孔的空化现象依次经历了无空化、空化初生、空化发展和超空化5个阶段,短喷孔内更易发生空化现象,且在相同的空化阶段短喷孔的孔内燃油平均流速小于长喷孔;此外在相同进出口压差下短喷孔对应的近场喷雾锥角要大于长喷孔喷雾锥角。喷油体温度也会影响喷孔内空化流动特性和近场喷雾形态,喷油体温度越高,空化现象越强烈,空化变化速率越大;当喷孔进出口压差相同时,喷油体温度在303 K、333 K和363 K所对应的近场喷雾锥角依次增大。最大近场喷雾锥角所需的喷射压力随喷油体温度的升高而减小。     

引射器内超临界CO2两相流动的数值模拟

对引射器内超临界CO_2两相流动进行了数值模拟研究。与已有实验数据对比验证了所建CFD模型的准确性,然后分析了引射器内速度、压力、体积分数的分布规律及主喷嘴扩散角对引射器性能的影响。结果表明:主流体从主喷嘴进入后压力降低,速度迅速增加,主喷嘴出口处速度达到最大值约为168 m/s,流体相变的起点在喉口附近;在混合室内两种流体混合,压力和速度先呈现出阶跃变化,而后趋于平稳,最后在扩散室内流体速度减小,压力增加;主喷嘴的最佳扩散角为6°左右,引射系数最高可达0.83。     

结构参数对RESS法用环隙喷嘴外流场的影响

喷嘴是超临界流体快速膨胀法(RESS)制备超微粉体用关键设备.采用Fluent模拟研究了配合体出口角和3种芯体端部结构对环隙喷嘴外流场的影响.通过比较贴壁流和旋涡区的范围,在模拟范围内配合体出口角度不小于50°,端部半锥角为25°的两段锥芯体可以获得较为理想的喷嘴外流场.本研究可以为环隙喷嘴的设计使用提供指导.     

喷嘴类型对制冷剂喷雾雾化特性及表面传热的影响研究

制冷剂瞬态喷雾冷却是辅助激光手术治疗皮肤病的重要手段,然而当前临床应用中存在冷却量不足、表面冷却不均匀等问题。喷嘴类型对制冷剂喷雾雾化均匀性及表面换热效率有显著影响,本文对比研究了直管喷嘴、膨胀腔喷嘴及环流气体辅助两相喷嘴进行R404A喷雾冷却时的雾化特性及表面传热特性。膨胀腔喷嘴及两相喷嘴具有更高的喷雾中心浓度,较直管喷嘴具有更高的冷却效率,并提高了冷却保护的均匀性及冷却范围控制的精确性,有望成为改善临床治疗效果的替代喷嘴。     

生物柴油高压共轨喷雾特性的试验研究

应用高速摄影系统与高压共轨系统,在高压定容器内研究了生物柴油的喷雾特性,并与柴油进行了对比。结果表明,生物柴油油束形态比柴油细且长,喷雾贯穿距离比柴油大,喷雾锥角比柴油小;高的运动黏度与表面张力导致生物柴油雾化性能比柴油差。随着喷油压力的升高,生物柴油喷雾贯穿距离变长,喷雾锥角增大;随着背压的升高,生物柴油喷雾贯穿距离...