高温环境下柴油喷雾的燃烧特性

在高增压柴油机及陶瓷隔热柴油机的研制中，往往因柴油机燃烧室内压缩终了的温度参数较高（一般＞９００Ｋ），燃烧过程恶化，而导致达不到预期的功率、燃油经济性与排放指标。本文概括了我们在定容燃烧装置中模拟高强化柴油机燃烧室内的高温高压条件下，对柴油喷雾燃烧过程的研究结果。利用计算机对高速摄影图象处理并结合热力学分析计算，定量地考察了温度条件对着火，火焰发展和空气卷吸过程的影响，根据实验结果总结了柴油喷雾在高温条件下燃烧过程恶化的重要原因。     

柴油喷雾结构和特性的定量研究

利用PLIEF方法在定容弹里定量标定得到了现代柴油机类似工况下喷雾燃空当量比和温度场分布,半定量得到了液相喷雾密度分布.研究发现,喷雾由未裂核、液滴核(LDC)、气相浓核(VRC)、低温核(LTCore)、喷雾头部和稀薄外壳六部分组成.根据喷雾结构参数特征,喷雾的发展可以分为三个阶段.第一阶段气液相喷雾基本重合;第二阶...     

PODE3-5/柴油混合燃料高海拔喷雾特性研究

利用定容弹喷雾试验台,开展了柴油、PODE_3-5/柴油混合燃料(20%PODE_3-5+80%柴油)、PODE_3-5三种燃料喷雾特性试验,研究了不同海拔热力学边界条件下混合燃料喷雾浓度场分布,喷雾贯穿距和喷雾锥角以及喷雾体积、卷吸质量、轴向和径向当量比、索特平均直径的变化规律。结果表明：随着海拔的升高,混合燃料喷雾过程中韦伯数和奥内佐格数降低,抑制了燃料二次雾化破碎,环境压力对喷雾纵向发展影响较为明显,环境温度对喷雾横向发展更为明显。PODE_3-5燃料较低的蒸馏点和运动黏度促进了雾化发展,导致喷雾贯穿距和喷雾锥角同时降低,且降低幅度随PODE_3-5含量增加和海拔升高而增大。海拔5500m环境条件下,PODE_3-5/柴油混合燃料喷雾贯穿距和喷雾锥角比柴油分别减小9.2%和22.1%。     

戊醇/生物柴油喷雾微观与宏观特性可视化研究

戊醇掺混生物柴油是非常具有潜力的可再生高活性替代燃料,但其掺混后喷雾雾化特性是制约其能否清洁燃烧关键因素。本研究在可视化定容燃烧弹中借助分光镜,将装配了长焦镜头和长工作距显微镜头的两台高速数码相机垂直布置,搭建了长焦高速阴影成像和长工作距离显微高速阴影成像同步测量平台,同步实时捕捉多个喷射循环内宏观和微观喷雾图像,开展了戊醇/生物柴油喷雾宏观和微观特性的可视化试验。针对微观喷雾液滴直径和瞬时速度特征,开发了基于液滴分离和液滴追踪的颗粒追踪测速方法;针对宏观喷雾特性,基于最大类间方差法,获得喷雾贯穿距和喷雾锥角。本文定量表征了远场离散液滴回卷过程中直径(分布)和瞬时速度(分布),回卷平均速度约为轴向平均速度的1/20。     

柴油高压物理特性的研究

 柴油物理特性是模拟计算高压燃油喷射系统的基础。针对柴油的密度、体弹性模量和运动粘度等进行了试验研究，在其基础上得出了柴油密度、弹性模量和运动粘度随压力和温度变化的经验公式，能较好地把柴油的密度、弹性模量和声速统一起来，与试验的误差小于3%，相关系数大于0.998，能满足高精度燃油喷射系统仿真的精度要求。     

直流电场作用下生物柴油液滴的雾化特性和燃烧特性研究

设计搭建了电场作用下燃油液滴燃烧实验装置,对比了不同电压下生物柴油液滴的形态演变、变形程度、子液滴等行为,分析了不同电压下液滴火焰形貌演变、火焰尺寸等燃烧特性及最高液滴温度变化。结果表明,电压为3 k V和4 k V的电场会诱发生物柴油液滴产生锥射流,其破碎生成子液滴,尺寸范围为20～120μm,速度基本低于2.5 m·s^-1;受电场对火焰和液滴的综合影响,火焰变化主要表现为高度减小、宽度增大,纵横比减小;电压为1 k V和2 k V的电场降低了最高液滴温度,而当电压增加至3 k V和4 k V时最高液滴温度增加。     

含甲缩醛柴油喷雾和燃烧排放特性的试验研究

应用激光相位多普勒技术测量了含甲缩醛柴油喷雾的速度场和粒径场,在直喷式柴油机上研究了该含氧混合燃油的燃烧排放特性。结果表明,添加甲缩醛可改善柴油的雾化,增加喷雾轴线上的粒子速度,但减小喷雾锥角;同时以远大于其加入的比例降低柴油机排气烟度,但对氮氧化物的排放影响不大。柴油机采用甲缩醛作燃油添加剂时,需改造燃油系统。     

生物柴油-生物油乳化油的燃烧排放特性

在一台未作改动的直喷式柴油机上研究了生物油质量分数分别为10%和20%的生物柴油生物油乳化油的燃烧与排放特性。结果表明:与生物柴油相比,燃用乳化油时燃烧始点推迟,预混燃烧放热峰值升高,扩散燃烧放热峰值、最高燃烧压力和燃烧温度降低,燃烧持续期缩短,且随着生物油含量增加以上趋势更明显。燃用含10%生物油的乳化油时燃油经济性较生物柴油略低,与0号柴油相当,而燃用含20%生物油的乳化油时燃油经济性则低于生物柴油和0号柴油。乳化油的NO_x排放明显低于生物柴油,而碳烟排放高于生物柴油,但低于0号柴油。     

燃油喷射参数对共轨柴油机性能的影响规律

利用 INCA 标定系统工具,在一台 CA6DL2-35E3 高压共轨重型柴油机原预、主喷欧 3 喷油 MAP 上进行了基于单次喷射(去除预喷)及三段喷射(增设后喷)两种模式的喷油参数对发动机性能影响规律试验研究.单喷试验结果表明,提高喷油压力可以改善除 NOx 外其余发动机性能参数,结合喷油正时的延迟可确定一个优化整机性能的折衷点.增设后喷后,改变主后喷间隔(主喷结束到后喷开始)NOx 及碳烟排放均存在拐点,而随着后喷油量的增加(从主喷油量给出)碳烟及 NOx 排放均降低;根据对动力性/经济性影响小及尾气排放降低或不恶化为优化原则对工况点进行优化后,可以认为优化后喷参数能够较好地改善发动机各项性能.     

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。     

基于智能竞标的自适应轨压控制算法

设计了一种应用于高压共轨柴油发动机的轨压控制算法。算法采用组合竞拍机制以解决复合工况下的轨压扰动问题,并设计了一种分段动态标定算法以解决传统PID标定算法计算效率低的问题,此外算法针对柴油发动机特性对PID控制器进行了多项改进以提高算法响应速度和跟随性。最后通过仿真实验对算法进行了验证,实验结果证明本算法对输入转速信号及喷油期望值具有良好的跟随性和响应速度,并且轨压控制较为平稳,其波动幅度不超过1%,基本符合高压共轨柴油发动机正常工作的需要。     

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。     

R1336mzz闪蒸喷雾冷却传热特性的实验研究

闪蒸喷雾冷却是高热流密度电子器件有效的散热技术之一.本研究采用新型工质R1336mzz,建立了一个闭式闪蒸喷雾冷却实验平台,研究了喷雾流量和入口温度等影响因素对其传热特性的影响.实验结果表明,闪蒸喷雾冷却的传热性能随流量的增加先增大后减小,在流量为1.4 L/min时,获得最佳的传热性能,临界热流密度最高可达349 W...     

银改性磷钨酸催化制备生物柴油工艺研究

本文以硝酸银和磷钨酸为原料制备了系列银改性磷钨酸催化剂Ag_xH_3-xPW₁₂O₄₀（x=1、2、3,x表示AgNO₃与磷钨酸的物质的量之比）,并利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、热重量分析-导数热重量分析（TGA-DTG）和固体核磁共振结合探针分子（³¹P-TMPO MAS-NMR）技术对它们的结构、稳定性及酸性进行了表征;同时考察了甲醇/大豆油的物质的量之比、催化剂用量、反应温度和反应时间等因素对磷钨酸银催化酯交换反应的影响.研究结果表明,Ag₂HPW₁₂O₄₀催化剂具有最好的催化酯交换反应活性和重复使用性能,其结构中的Brønsted酸中心与Lewis酸中心之间的协同效应是使其具有高催化性能的原因.以Ag₂HPW₁₂O₄₀为催化剂,在甲醇/大豆油的物质的量之比为32/1、催化剂用量为6 wt.%、反应温度为150℃、反应时间为20 h条件下,生物柴油产率可达96.4%.     

共光路/共模块自适应光学数据融合方法

研究了在CP／CM系统中,两个哈特曼—夏克波前传感器用于控制一套波前校正器件的几种数据融合方法,通过复原矩阵的条件数分析了斜率数据向量的扰动和复原矩阵的扰动对系统控制电压的影响,得到了相应的公式。实现了CP／CM自适应光学闭环实验,并且利用实际系统比较了几种数据融合方法,认为现有工程技术条件下,加修正因子斜率融合和电压融合是可行的办法,二者在控制电压的得到上是等价的,不同之处将表现在波前处理机。     

基于OpenFOAM的异戊烷闪蒸喷雾动力学特性研究

石油、化工等过程工业中,由于压力容器或者管道破裂而容易引发高压危险化学品泄漏形成闪蒸喷雾.掌握这类闪蒸喷雾动力学特性对事故危害的风险评估具有重要意义.本文通过开源库OpenFOAM及网格局部加密技术对异戊烷闪蒸喷雾进行了数值仿真研究.不同喷雾初始压力和过热温度下模拟喷雾形态结果、以及液滴粒径与速度分布,均与高速摄像机拍...     

基于二阶矩燃烧模型的液雾燃烧大涡模拟

采用亚网格动能(k方程)应力模型、二阶矩(SOM)燃烧模型和欧拉拉氏两相流模型,对乙醇-空气液雾燃烧进行了大涡模拟(LES)。瞬态结果显示:在火焰的高温区域,旋涡强度较大;在高温区边缘附近存在的拟序结构有脱落的趋势。在燃烧装置的燃料进口附近,近喷嘴中心区域,大量液滴聚集在条状湍流拟序结构的周围。LES模拟的统计结果给出的温度分布与实验结果吻合较好。说明SOM燃烧模型适用于液雾两相湍流燃烧研究,计算结果经过和实验数据对比发现,LES-SOM燃烧模型优于RANS-PDF及LES-FA计算结果。数值计算结果与实验结果的误差主要是由于采用统观一步反应机理引起的,表明燃烧模型还有待进一步改进。     

On Preparation of Non‐Disrupted Particles by Spray Pyrolysis

Using spray pyrolysis, solid fully‐filled zirconia particles were synthesized at relatively high reactor temperatures (～ 400 °C) by adding NaCl as impurities to zirconium hydroxychloride (ZHC) precursor that would have lead to the formation of hollow disrupted particles otherwise. FE‐SEM images show that at comparable concentration of NaCl and ZHC both cubic and spherical NaCl/ZrO₂ particles form. The particle characteristics were varied by varying solute concentration, type, and solvent content. Addition of NaCl caused the formation of both cubic and spherical particles which were non‐disrupted at even high temperatures. According to the EDS compositional analysis, the cubic particles had more Na content while the spherical ones had higher Zr content. It is concluded that growth mechanism of NaCl particles is different from that of zirconia particles. Drying of the former even at high temperatures leads to the formation of solid, fully‐filled, porous particles, whereas hollow, disrupted particles are formed using the latter.     

多喷嘴喷雾场数值模拟分析

本文建立了多喷嘴喷雾场的三维物理数学模型,运用欧拉-拉格朗日法对多喷嘴下的喷雾场进行了详细数值模拟,得到了双喷嘴及三喷嘴情况下喷射入口压力和流量变化对喷雾场内雾滴索太尔直径和雾滴速度的影响规律;并通过与单喷嘴情况进行对比,给出了喷嘴数目对喷雾场内雾滴速度及粒径大小分布的影响。