摘要：为了研究同轴旋转射流喷雾锥角的变化规律,设计了喷雾实验装置和同轴旋流喷注器。采用水和乙醇分别代替氧化剂和燃料,利用高速摄影系统对喷雾过程进行观测,分析不同喷射压力下喷雾锥角的变化规律。实验结果表明:内外两路同时喷雾时,喷雾锥角随着外路喷射压力的增加而增大,锥角值从81.6°增加至102.3°;但内路喷射压力增加后,喷雾锥角反而减小,从102.5°降低到94.8°。这个变化规律与单路旋流喷嘴的情况有所不同。将实验结果与通过动量定理推导出的理论公式进行对比,发现喷射压力小于0.2MPa时,实验值与理论公式吻合较好;随着喷射压力的增加,喷孔内液体的湍动能对喷雾锥角的影响逐渐增加,导致实验值与理论公式的偏差逐渐增大,喷射压力增加至0.6MPa时,实验值比理论值大10°左右。实验还研究了内路出口缩进对喷雾锥角的影响,结果显示随内路出口缩进长度的增加,喷雾锥角呈现先减小后增大的变化趋势。

摘要：喷雾特征参数经验公式广泛应用于发动机研究和设计.笔者总结了目前常用的预测喷雾贯穿距和锥角的经验公式,并与高压汽油喷雾试验数据进行对比,验证这些经验公式是否适用于高压汽油喷雾.结果表明:在总结的喷雾贯穿距公式中,Dent公式、Arrègle公式、Schihl公式、Naber公式和Wakuri公式预测性较差,Arai公式预测性最好.在总结的喷雾锥角公式中,Arai公式综合环境气体密度和喷油压力的影响,对喷雾锥角试验值的预测性最好.笔者进一步在Arai公式基础上对系数进行修正,得到了新的经验公式,修正后的喷雾贯穿距和锥角预测公式与高压汽油喷雾试验值之间的平均相对误差分别减小到2.43%和1.34%.

摘要：为了避免预混合低温燃烧模式下,早喷策略导致的燃油湿壁现象,在样机燃烧室的基础上,设计了另外两种不同凹坑位置的燃烧室,运用仿真软件AVL fire研究了不同喷雾锥角及燃烧室凹坑位置对柴油机油气混合及燃烧排放的影响。结果表明:采用早喷策略时适当地减小喷雾锥角,可以改善燃油在缸内的分布,有效提高混合气均匀程度,原机燃烧室喷雾锥角从155°减小到145°,soot(碳烟)排放降低了76.8%,但燃烧温度的升高会导致NO_x排放的增加。燃烧室凹坑外移增加了油嘴到燃烧室壁面的距离,有利于充分利用喷雾射流动能,促进混合气的形成,145°喷雾锥角下外移后的燃烧室soot排放降低了56.4%。在不同喷雾锥角下,燃烧室凹坑外移soot排放总是呈减少的趋势,且外移的燃烧室对喷雾锥角的敏感性降低。早喷策略下实现的预混合低温燃烧模式宜采用凹坑外移的燃烧室和较大的喷雾锥角。研究结果为预混合低温燃烧模式燃烧系统的参数优化提供了一定的理论依据。

摘要：为了进一步提升对置式自由活塞发动机的燃料利用效率与排放性能,采用三维计算流体力学方法对该发动机的喷雾锥角进行了参数化仿真。设计了中央燃烧室结构与喷雾引导式燃烧组织方案。建立了中央燃烧室三维网格模型,根据原型样机设置了计算模型与计算条件。分析了喷雾锥角对缸内燃料分布、燃烧放热率、缸内压力、CO排放量和缸内温度的影响。研究结果表明喷雾锥角为40°左右时,点火时刻缸内燃料分布最为理想,发动机能够获得97.5%的燃烧效率、39.7%指示热效率和低于0.4%的CO排放量。

摘要：柴油机燃烧过程中喷雾内部的物理化学过程非常复杂,传热、蒸发、扩散、流动等物理过程控制着化学反应,影响着火和燃烧过程,进而决定着发动机的动力性、经济性以及排放性能。利用CFD分析软件FIRE对一台直列6缸增压柴油机的喷雾与燃烧过程进行模拟。研究了喷雾锥角对燃烧过程的影响规律以及喷雾锥角对碳烟和NOx生成的影响。

摘要：某型航空发动机离心式燃油喷嘴在首台份试制时,喷雾锥角较设计要求偏小,通过理论分析,制定了多种调试工艺措施,并开展了试验研究。试验表明,减小旋流槽角度、减小喷口长度、增大喷口直径、减小旋流室长度、减小槽深的措施均能一定程度上增大喷雾锥角。最终采用了双角度复合研磨的工艺,结合减小旋流槽深的措施,达到了符合设计要求的喷雾锥角。

摘要：设计3种不同尺寸的锥度孔透明喷嘴,在尽可能抑制壁面空化的情况下研究了喷油压力、喷嘴孔尺寸及针阀升程对喷嘴内线空化的出现规律、强度及瞬态特性的影响,进而对喷雾的影响.结果表明:在喷嘴低针阀升程时会存在起源于针阀锥面处的线空化,可轻易延伸至喷孔出口,形态粗壮,引致非常大的喷雾锥角,而随针阀的抬起,这类线空化消失,代之以孔与孔之间的线空化,空化形态较细,对喷雾锥角影响相对很小,这为柴油机启喷阶段和喷油末期喷雾锥角的骤增与波动提供了一种合理解释;喷雾锥角的波动与线空化发展程度及其延伸至喷孔出口处的空化厚度间存在强烈的依存关系;线空化对喷雾的影响存在迟滞现象,这与空化泡喷出喷孔后破裂及流体运动惯性有关.

摘要：旋流内芯是压力旋流式喷嘴最主要的旋流发生构件,其几何特征直接影响压力旋流式喷嘴的喷雾特性.目前采用平滑型加速段的旋流内芯导流效率较低.为减小高流量条件下的能量损失,使喷嘴旋流内芯加速段对喷雾介质产生预旋效应,增强旋流强度,本文设计喷嘴旋流内芯加速段为阶梯型,其下段阶梯相对上段阶梯旋转15°,旋向与喷嘴旋流槽方向相同.利用粒子动态分析仪(particle dynamics analysis system,PDA)和高速摄影(charge coupled device,CCD)系统实验研究了加速段结构改进前后喷嘴的喷雾流量、雾场索特尔平均直径(Sauter mean diameter,SMD)、雾滴速度以及喷雾锥角,并分析了SMD、雾滴速度的轴向和径向分布特性.结果表明,背压差0.08~0.46 MPa范围内,阶梯型加速段对喷雾介质具有较好的预旋效果.喷嘴的流量提高了48.0%~51.8%;喷雾的轴向速度提升了31.4%~32.8%,径向速度提升了1.6%~16.8%;喷雾锥角减小了4.21°~6.57°;较高背压差下喷雾下游的SMD减小了9.8%.与平滑型加速段相比,阶梯型加速段的设计有效地提高了喷嘴的雾化质量.

摘要：研究了喷油器喷孔形状、喷孔流量和喷雾锥角对发动机燃烧及性能的影响.结果表明:锥形喷孔(Ks形状)的喷油器具有较高的流量系数和较长的贯穿距,能够改善柴油机的雾化质量,从而提高指示热效率并降低颗粒物排放;同时,相对较长的燃油贯穿距和较短的喷射持续期在发动机高负荷时的作用更为显著.喷油器垫圈厚度(喷嘴凸出高度)对油束在燃烧室中的合理分布影响很大,喷雾锥角越大,为达到最佳性能需要的垫圈越薄,反之亦然.最后,对发动机的整体效率进行了分析,结果表明:喷雾锥角为146°的喷油器与厚度为2.0 mm的垫圈组合,在保持较高发动机效率的同时,能够实现最低的发动机NOx排放,降低选择性催化还原(SCR)系统中的尿素消耗,实现最低的总液体消耗量,从而降低发动机的总运行成本.

摘要：在一台6缸增压中冷重型柴油引燃天然气发动机上,试验研究了不同喷射参数下,不同规格的双层喷油器对燃烧、排放及经济性的影响。自行设计并加工了两种不同规格喷射锥角的双层喷油器,分别为双层142°锥角(喷油器1)和上层153°、下层119°锥角(喷油器2),分别与喷油时刻(17~31°CA BTDC)、喷油压力(70、140 MPa)相匹配,保持天然气能量替代率为90%,分析了转速为1656 r/min,25%负荷(B25工况)情况下两种喷油器对边界条件变化的敏感程度。结果表明:B25工况下,两喷油器对应的燃烧相位、热效率、排放随喷油时刻的变化规律与随喷油压力的变化规律基本相同;采用喷油器2可以获得更高的热效率和更低的THC排放,同时燃烧相位比喷油器1提前,着火延迟期和燃烧持续期也相对更短,燃烧速度更快;相对于70 MPa的喷油压力,采用140 MPa的喷油压力,仅使最佳喷油时刻延后,对热效率和排放的最优值影响不大。