收藏本站
收藏 | 论文排版

离心喷嘴雾化特性实验研究和数值模拟

张永良  
【摘要】:燃油喷嘴的雾化特性直接关系到燃烧室的工作效率和稳定性。由于离心式喷嘴雾化性能好、结构相对简单、运行可靠,被广泛应用。国内外对离心喷嘴主要以实验方式研究几何结构以及工况参数对喷嘴雾化性能的影响,随着计算技术提高,数值模拟对揭示这一物理过程也起到越来越重要的作用。但是由于喷嘴雾化过程的复杂性,人们对喷嘴雾化机理还没有统一的认识。 论文结合理论分析、实验研究和数值模拟开展了离心喷嘴喷雾特性的研究。为了更好的进行模型化研究,加工了放大的石英喷嘴,并建立了可视化的水压实验系统,同时用实用的离心喷嘴和相应实验系统进行了研究。应用二维和三维数值模拟着重分析了喷嘴的内外部流场。 通过简化模型的理论推导和量纲分析对离心喷嘴进行了理论分析。理论推导得出了简化模型下的特征参数A与流量系数、喷雾锥角与旋流中心的空心柱之间的完整的数学关系。量纲分析得出离心喷嘴雾化过程与几何参数A、Re数有关,弥补了简化模型理论分析中喷嘴雾化特性与流速、粘性无关的弱点。根据实验结果对不同特征参数A和不同压力下的流量系数计算,拟合出流量系数关于特征参数A和流动Re数的流量系数函数,并根据理论流量系数和实验流量系数拟合出流量系数的修正表达式。 通过实验和数值模拟研究了放大的石英模型喷嘴的流场和雾化特性。实验观测了可视化喷嘴的内、外部流场以及喷嘴在启动、关闭等非稳态下的动态响应过程,喷嘴内部空心柱的形成。根据实验结果发现,在低压下空心柱的直径较小,随着压力的增加,空心柱直径变大,与理论分析相符。实验观测了出口液膜的动态特性,随着喷射压力的增加,扰动的频率加快,液膜破碎距离减小,相应的随着压力的升高,喷嘴表面波的扰动变大,雾化的性能越好。通过二维VOF数值模拟计算了可视化离心喷嘴雾化锥角大小、流场结构以及速度分布等。数值模拟揭示了旋流室的内外部流场,旋流室内的空心柱的形状与实验符合,雾化锥角和实验相比偏大,但是规律基本一致。 对实用的小型离心喷嘴进行了雾化特性实验与三维数值模拟。对实用离心喷嘴进行雾化特性实验研究,得出不同压力下的雾化粒度及雾化锥角。数值模拟了喷嘴从启动到稳定的动态过程,捕捉了燃油液柱—液膜包—波状流—带状破裂—稳定雾化形成空心锥形液膜的过程。数值模拟得出喷嘴出口附近的空心涡的存在,结果得出的雾化锥角和实验比较接近。数值模拟了不同出口斜扩角对雾化锥角的影响并进行了分析。对喷嘴流量系数和液膜厚度进行了理论计算、实验研究和数值模拟的三方对照,流量系数计算值和实验值都随着压力的增加而减小,理论计算和数值模拟及实验结果相比存在误差,但是变化趋势一致。 离心喷嘴雾化是一个复杂的物理过程。本文的实验研究,尤其是模型喷嘴的实验结果为进一步的理论研究提供了基础数据。理论分析和数值模拟结果也可为喷嘴设计提供参考。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 周文,陆勇,王式民;激光衍射散射技术在超声波喷嘴雾化特性测量中的应用[J];能源研究与利用;2003年01期
2 陆勇,周文,王式民;激光衍射法在喷嘴雾化特性测量中的应用研究[J];光学仪器;2003年02期
3 靖长财;;350MW机组凝结水系统故障及运行方式分析[J];电站辅机;2005年04期
4 陈斌,郭烈锦,张西民,高晖,Panidis Th.,Papailiou D.D.;喷嘴雾化特性实验研究[J];工程热物理学报;2001年02期
5 徐芬;吴伟亮;;喷雾场多参数层析算法的仿真效验与实验测量[J];化工学报;2006年09期
6 徐锋;吴伟亮;万新斌;;单路压力喷嘴喷雾特性的实验研究[J];船舶工程;2007年06期
7 贾卫东;李萍萍;邱白晶;施爱平;;PDPA在喷嘴雾化特性试验研究中的应用[J];中国农村水利水电;2008年09期
8 徐圃青,王家骅,徐圃青;低压下直流式喷嘴雾化特性试验研究[J];航空动力学报;1996年03期
9 胡春波,黄艇,孙得川,蔡体敏,薛英;喷嘴雾化特性模糊评判模型[J];推进技术;2002年02期
10 曾卓雄,姜培正,谢蔚明;喷嘴雾化粒径的实验研究[J];西安交通大学学报;2000年04期
11 金如山,何林;高反压下喷嘴雾化特性的理论探讨[J];航空学报;1992年02期
12 ;信息之窗[J];柴油机;1996年06期
13 张蒙正,傅永贵,张泽平,李平;两股互击式喷嘴雾化研究及应用[J];推进技术;1999年02期
14 杨桂祥,金如山;加热空气流中燃油液雾特性[J];航空动力学报;1989年01期
15 吴中;超声波在高粘性重油喷嘴雾化中的应用[J];冶金设备;2001年06期
16 金如山;喷嘴雾化研究[J];北京航空航天大学学报;1989年03期
17 张蒙正,张泽平,李鳌,王玫;两股互击式喷嘴雾化性能实验研究[J];推进技术;2000年01期
18 黄镇宇,张传名,李习臣,刘建忠,周俊虎,岑可法;6t/h撞击式水煤浆喷嘴雾化特性试验研究[J];中国电机工程学报;2004年06期
19 王成军,张宝诚,徐让书,李广平,刘凯,牛玲;PDPA在燃油雾化特性实验中的应用[J];沈阳航空工业学院学报;2005年02期
20 李清廉,田章福,王振国;模型三组元喷嘴雾化SMD变化规律[J];国防科技大学学报;2001年06期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 周刚;程卫民;于岩斌;;综放液压支架喷嘴雾化性能实验及其优化布置研究[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
2 孙冰洁;赵红霞;;真空室内压力旋流喷头雾化的数值仿真研究[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
3 潘玉;;牵引式打药机结构设计及终端雾化程度的研究[A];中国农业机械学会成立40周年庆典暨2003年学术年会论文集[C];2003年
4 于涛;翟玉俊;谢玉龙;蒋志刚;王田田;董万成;;烟丝流量与加香均匀度的相关性研究[A];中国烟草学会工业专业委员会烟草工艺学术研讨会论文集[C];2010年
5 李宝仁;金福旭;;细水雾灭火系统雾化喷嘴设计及仿真[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
6 王賾;杨冠军;李长久;;液料火焰喷涂制备纳米结构TiO_2[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 张永良;离心喷嘴雾化特性实验研究和数值模拟[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2013年
2 王亚青;喷雾冷却无沸腾区换热特性研究[D];中国科学技术大学;2010年
3 钱丽娟;雾化射流场中粒子运动和传热特性的研究[D];浙江大学;2010年
4 张忠杰;旋流式组合压力喷雾干燥技术研究[D];中国农业大学;2003年
5 杜聪;水煤浆喷嘴的实验与数值模拟研究[D];浙江大学;2011年
6 刘存喜;多级旋流空气雾化喷嘴雾化特性及光学测试方法研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李辉;自激振荡脉冲射流喷嘴雾化特性理论分析与实验研究[D];湖南工业大学;2010年
2 沙源;撞击流吸收器喷嘴雾化特性与传质参数研究[D];大连理工大学;2012年
3 陈文彤;超声速气流中喷嘴雾化的实验与理论研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
4 李波;水煤浆气化喷嘴加压雾化实验研究与数值模拟[D];浙江大学;2010年
5 王丽慧;撞针型高压小孔径离心式喷嘴雾化加湿性能的研究[D];东华大学;2004年
6 薛浩;高炉煤气喷雾降温系统的开发[D];山东建筑大学;2010年
7 李虎;井下用喷嘴雾化排水采气的工艺研究[D];中国石油大学;2010年
8 刘国雄;空气雾化涂料喷枪喷涂流场仿真及特性研究[D];浙江大学;2012年
9 李鹏辉;蒸发式过冷水法制冰浆的模拟研究[D];山东大学;2013年
10 伍勇辉;喷嘴雾化特性及对电除尘性能的影响[D];燕山大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 ;超声空化应用技术空前扩展[N];中国电子报;2001年
2 张焱;澳航A380与遄达900陷入僵局[N];中国航空报;2010年
3 彭展 朱伟强 吴岳飞;把有限资源“吃光榨尽”[N];厂长经理日报;2002年
4 郑艳 于明忠;节能型矿山火焰切石机研制成功[N];中国建材报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978