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。     

双路离心式喷嘴的实验与数值模拟

通过实验与数值模拟方法开展了双路离心式喷嘴的研究。实验测量了喷嘴主、副油路在不同压力下的雾化锥角与流量特性,拍摄了喷嘴在典型工况下的喷雾场照片。数值模拟采用VOF(Volume-of-Fluid)两相流模型来模拟喷嘴内气液两相流流动,较好地模拟出喷嘴内的空气涡与喷雾锥角,所得到喷雾锥角与实验结果吻合较好。通过实验与数值模拟相结合的方法验证了双路离心式喷嘴的雾化性能,从而为双路离心喷嘴的设计和性能预测提供了理论基础。     

燃油粒度对两相PDE爆震波速的影响

两相爆震燃烧的研究近来取得了较大的进步,但是仍有很多问题需要解决,诸如燃油的喷射、雾化和蒸发,燃油和氧化剂的混合,两相可爆混合物的短距离起爆等等．本文利用激光喷雾粒度分析仪分别就直射喷嘴与气动喷嘴研究了汽油的雾化情况,随着汽油流量的增加,两种喷嘴的雾化变化趋势相反．结合汽油、空气PDE模型机多循环爆震试验,发现汽油的粒度对模型机的爆震波速有较大的影响,粒度减小,波速增大,同时波速具有循环效应．     

结构参数变化对内混式喷嘴雾化性能的影响作用

通过对比6种结构参数不同的环形内混式喷嘴的雾化平均直径的变化规律,研究了喷嘴结构变化对雾化性能的 影响规律。结果表明,混合腔宽度、内喷嘴缩进长度、出口流程均对喷嘴雾化性能造成明显影响,而不同的混合腔长度、 气体及液体的喷入方式则基本上不影响雾化性能。     

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。     

液体物性对雾化射流液雾粒径的影响

对不同液体在空气中湍动雾化射流的气液两相流场进行了数值模拟.建立了一次雾化的一维模型,分析了粘度、表面张力和气液质量流量比对液雾粒径的影响趋势,采用基于粒子追踪法的二次雾化三维模型,分析了物性和各种工况对液雾粒径沿轴向分布的影响程度.计算结果和已公开发表的实验数据进行比对,得到了较好的吻合,在此基础上,分析了影响气泡雾化喷嘴雾化质量的主要因素.     

一种新型喷嘴的提出及流量特性的研究

本文在对各种气动喷嘴及其雾化机理分析基础上提出了一种新型的气动雾化喷嘴-"旋转型气-液雾化喷嘴"。在此喷嘴中,油与气分别从不同的槽道切向进入混合室,且油与气一一对应,油与气互相混合、旋转后从喷口喷出。其气液比在热态实验时为4%-6%(用压缩空气雾化),雾化状态良好。本文中对其流量系数及雾化角进行了系统的研究。主要考虑了喷嘴的结构参数,气液比(ALR),液体粘度等因素对流量系数的影响。通过实验测量与拟合,最后得到了喷嘴的流量系数和雾化角的表达式,可以用来指导喷嘴的设计。     

三组元乳化液雾化特性的研究

采用Malvern粒度仪对柴油、甲醇和水三组元乳化液的雾化特性进行了研究。实验发现:对于压力雾化喷嘴来说,本文所涉及的乳化液由于粘度高于纯柴油,因此雾化效果比纯柴油差,而且喷射压力、乳化剂的粘度和乳化液的组份对乳化液的雾化特性具有显著的影响。随着喷射压力的升高,乳化液喷雾粒径将随之减小;若乳化液中柴油的含量(柴油不少于50％)降低,乳化液的雾化粒径将随之增加;若采用高粘度的乳化剂,相应乳化液喷雾的粒径也大。     

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。     

新型三组元喷嘴雾化特性研究

设计了新型三组元喷嘴,由两级离心内喷嘴和内混式外喷嘴装配为同轴式结构,通过燃料在内混腔里形成的两相流对液氧进行雾化。试验结果表明,上排孔进氧的双组元工况雾化质量高;三组元工况时存在两种雾化机理,并有较高雾化质量。     

变截面超音速汽液两相流升压过程的研究

本文针对超音速汽液两相流在变截面通道中的升压过程进行了实验研究,得到了变截面混合腔中超音速汽液两相流的压力变化规律,通过实验结果的分析得出了变截面混合腔中的渐缩部分的压力分布与出口压力无关、变截面通道的渐扩部分为一个单相流体扩压管、压力突变发生在变截面混合腔喉部和随着出口压力升高而激波强度增大、变截面超音速汽液两相流升压技术具有定流量特征等结论。     

单喷嘴横流气雾两相流掺混实验研究

采用PIV设备测量了方腔通道内气体液雾两相交叉横向流的掺混,液滴通过旋流雾化喷嘴产生,获得了沿横流方向不同掺混横截面的液滴分布图和液滴运动流线图.比较了三种喷嘴布置角度(60°,90°,120°)在不同气流速度下的掺混效果.结果表明:在横流作用和壁面约束的影响下,流场中出现不同尺度的漩涡,大涡的卷吸与离心作用导致液滴分布不均匀,影响了雾滴与气相的掺混.随着掺混的发展,大涡的强度和尺寸均减小,对雾滴影响减弱,掺混变好;三种喷嘴布置角度下,60°掺混最好,90°次之,120°最差.     

INVESTIGATION OF BOILING OF REFRIGERATING MEDIUM UNDER CONDITIONS OF IMPULSE DISTURBANCES

This article describes investigations of bubbly boiling in flow of a refrigerating medium under conditions of impulse disturbances occurring in refrigeration engineering systems. The development and decay of boiling is induced by impulsively changing parameters, such as pressure and mass flux density, of the two-phase system in a tubular channel. It is confirmed that the two-phase systems exhibit wave properties and the induced disturbances propagate with a finite velocity. Correlations are elaborated to evaluate the propagation velocity of disturbance signals during the development and decay of boiling in a coil tube. Investigations are conducted by feeding under pressure a heat exchanger with an environment-friendly refrigerant R404A.     

Large eddy simulation of a turbulent spray jet generated by high-pressure injection: impact of the in-nozzle flow

The turbulence properties of a gas spray jet generated through the injection of a high-pressure atomising spray were studied in the context of the Euler–Lagrange formulation using a large eddy simulation (LES) approach. The study's main aim was to investigate nozzle flow effects on flow and turbulence statistics for a two-phase jet flow in the near and far fields of the spray. The study investigated the injection of an existing in-nozzle flow at the spray inlet. Simulation results were compared with measurements obtained for non-evaporating sprays under quasi-steady conditions, which, in practice, correspond to a long-duration injection. Both simulated high-injection pressure cases showed a good agreement with experimental data. A two-stage evolution of the spray was observed. The flow of the gas jet first developed along the spray cone, followed by the appearance of highly vortical structures around and within the spray. Cavitation in the nozzle flow resulted in an observed asymmetry of the generated gas spray jet: on the gas spray jet side of the nozzle (relative to the cavitation side), stronger jet spreading occurred, and droplets were smaller and slower. The spray jet typically exhibited an ellipsoidal cross-sectional shape. The paper provides a characterisation of the asymmetry that persisted for the duration of the spray evolution (at least for the distances considered here).     

一类潜热型功能液固两相流体的定压比热研究

应用两相流与热物理理论，严格推导出一类潜热型功能液固两相流体的定压比热计算公式．     

参数对变截面内超音速两相流极限升压能力的影响

在建立变截面通道内超音速汽液两相流升压装置的极限升压能力计算模型的基础上,对极限升压能力的影响因素进行了分析,定量计算了各影响因素对极限升压能力的影响,计算结果表明:极限升压能力随混合腔进出口截面积比增大而增大;随蒸汽压力升高而下降;随引流系数变化存在最小值;随进口低压水温的升高略有升高。这些对变截面通道内超音速汽液两相流升压装置的设计和应用具有重要意义。     

复合管道内液-固两相流浆体水击压强计算

对于单一管道的单相液体水击现象计算已经比较成熟,但是很少有对于复合管道的液固两相流系统的浆体水击 计算方面的报道。根据实际工程设计需要,提出了具有复合管道的液-固两相流浆体水击压强的计算方法。同时对某电厂 液一固两相流输灰系统浆体水击压强进行了计算与分析,提出了防止浆体水击的措施。     

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。     

圆柱受限空间内喷雾燃烧振荡特性研究

本文研究了圆柱受限空间内的喷雾火焰燃烧压力振荡的特性。为了更清楚地了解火焰的构造,首先测量了火焰的温度场。在较大的一次风和二次风变化范围内,测量了压力的振荡特性。结果表明：火焰的稳定是由回流区完成的,在较小的一次风燃料当量比和中等的二次风量时,振荡最强,达到 １００ Ｐａ左右的量级。其频率为 ２００～２３０ Ｈｚ左右。分析表明燃烧室中的振荡是轴向驻波振荡。