Study of Diesel Spray Particle Velocity Field Using a Particle Image Velocimetry Setup

目的测试柴油喷雾液滴的速度及其分布特性．方法用自行设计开发的ＰＩＶ（粒子图像速度场仪）系统分析喷雾液滴的速度场．结果与结论采用ＰＩＶ系统拍摄了距喷孔１０－５０ｍｍ区域内的柴油喷雾液滴的平面流场,并采用基于成像放大及粒子图像相关原理的ＩＢＡＳ２０００图像分析系统处理,得出喷雾液滴的速度大小及速度分布．     

激光全息测量在喷雾场实验研究中的应用

采用全息方法对流动环境中实际喷咀的喷雾场进行了大量的实验研究，获得了在不同工况下喷雾场液滴尺寸分布、液滴运动速度及运动角度和空间分布等许多实验结果。这些结果给出了喷雾特性随喷雾压力、气流速度和喷咀尺寸等因素的变化特点，揭示了喷雾场中液滴速度及角度的分布规律，为喷雾运动的计算提供了有用的数据。     

喷雾液滴图像的预处理

喷雾场中液滴的大小和数量是评价雾化质量及雾化特性的重要途径.数码照相法成为测量喷雾液滴的新兴手段.由于光照不均的限制,获得的图像均会产生亮度不均的情况,影响图像的二值化处理结果.运用减去背景法校正喷雾液滴图像的亮度不均;采用对比度扩展方法增强液滴图像;通过最大类间方差法对喷雾液滴图像进行阈值分割,获得了良好的喷雾液滴二值图像.试验表明,预处理方法能将喷雾液滴有效地从背景中分割出来.     

PIV技术在喷气织机主喷嘴流场测量中的应用

将粒子图像测速(PIV)技术应用到喷气织机主喷嘴流场测试系统,对观测的粒子图进行处理得到主喷出口速度、矢量图、等速度场图、出口速度衰减图,经分析讨论,得到主喷嘴最大速度范围和速度衰减范围.实验结果揭示了主喷嘴流场分布情况,为数值模拟和进一步研究提供了参考.     

孔板式节流元件后油滴剪切破碎的实验测试研究

围绕界面张力、黏度对孔板后液滴破碎程度的影响及孔板后切向、轴向、均方根速度场与粒径分布场之间的关系进行了实验研究。利用石英玻璃制造孔板节流管,采用高速摄像仪拍摄孔板前油滴并用软件分析确定其平均粒径,采用粒子动态分析仪(PDA)检测孔板后油滴平均粒径分布及各速度场分布。结果表明,分散相黏度和界面张力越大,液滴内部恢复力越大,油滴越不容易破碎;切向速度对液滴破碎程度影响最大。切向速度梯度变化是造成液滴破碎的主要原因,而轴向速度梯度和均方根速度梯度对孔板后液滴破碎影响不大,仅造成液滴的变形。孔板后适度旋流有利于液滴的聚结。     

加热炉内流动特性的PIV研究

为研究加热炉平焰旋流烧嘴下方燃烧速度场的主要机理,采用相似和模化理论建立了冷态实验模型(1:1); 采用粒子激光测速(PIV)技术对烧嘴下方的主要燃烧速度场进行了测量,得出在旋流强度为1.76、空气与煤气的流量比为13.68时的速度场;速度场主要由回流区和贴附射流区组成;同时探讨了两个区域径向速度和轴向速度的分布特性,得出了二维速度分布规律.为后续热态实验研究打下基础.     

粒子图像速度场仪的特点及其应用

介绍了粒子图像速度场仪(PIV)的特点，结合在水流流场中的实际应用，为CFD实验研究提供了验证的依据。     

平焰燃烧主要燃烧区冷态轴向速度场的PIV研究

针对单烧嘴湍流平焰燃烧冷态模型实验(1∶1),采用粒子激光成像测速(PIV)技术对烧嘴下方的主要燃烧速度场进行了测量,得出在旋流强度为1.76,空气量/煤气量=13.68时的速度场;速度场主要由回流区和贴附射流区组成;主要探讨了2个区域轴向速度的分布特性,为后续热态实验研究打下基础.     

平展流冷态湍流场的PIV分析

针对单烧嘴湍流平焰燃烧冷态实验模型,采用粒子激光测速(PIV)技术对烧嘴下方的主要燃烧区速度场(350 mm×250 mm)进行了测量,得出在旋流强度为1.76,空气量/煤气量为19.39下的径向速度和轴向速度分布.实验研究发现,平展流由回流区、附壁射流区和过渡区组成,同时分析了3个区域内径向速度和轴向速度的变化规律,得到了二维速度场分布的特点.     

基于LSD技术的柴油喷雾特征直径研究

为研究影响内燃机可燃混合气分布的柴油雾化特性,本文基于平面激光测径技术开展柴油喷雾粒径分布的试验研究,对图像信号强度和喷雾粒径之间进行标定,获取不同喷油压力、背景压力和喷孔孔径条件下的可视化图像,探究其对喷雾粒径分布的影响.结果表明:喷雾粒径分布与喷雾浓度场结构分布吻合,靠近喷嘴的液核区喷雾SMD最大,沿着喷雾轴线SM...     

Spray Characteristics of Non-Circular Nozzle in Air-Assisted Injection System

In order to analyze the spray characteristics of non-circular nozzle holes based on the air-assisted spray system, the spray characteristics of circular and non-circular nozzles were studied under the pressure of 0.2-0.6 MPa and the spray volume of 1000-5000 mL/h. Elliptical nozzle and triangular nozzle are classified as non-circular geometries. The spray cone angle was measured by processing the spray image captured by a CCD camera. The measured spray cone angles of the circular nozzles were an...     

双相机速度粒度同场测量方法

提出了一种基于双目视觉和粒子图象灰度差分法同场测量喷雾速度场和粒度场的方法。搭建了硬件测试平台,开发了相应的软件系统,进行了初步的验证实验研究。利用两台数字相机对同一喷雾流场区域进行拍摄。根据自相关方法进行速度测量。根据灰度差分法进行粒子粒度分布的计算。本文对该方法进行了模拟数据验证和实验数据的验证。验证结果表明,本方法能够实现自相关速度测量并消除速度方向的二义性。利用本方法能够较为准确地实现流场的速度和粒度同场测量。     

粒子图像速度场仪的新查询方法

分析了ＰＩＶ粒子图像的一个局部特性统计量──联合灰度统计频数。主要分析它的极大值和前后两次曝光粒子图像的灰度域的交对它的前三个局部极大值的影响，从而预示了用联合灰度统计频数来计算单元粒子平均位移的新方法。     

变孔径颗粒分布板的颗粒分布性能实验研究

设计了一种用于液固循环流化床换热装置的变孔径颗粒分布板,在具有18根换热管的实验装置上,利用自行研制的CCD图像采集系统对安装该分布板的颗粒分布性能进行了测试,考察了颗粒体积分率、循环流量等对颗粒分布性能的影响.实验结果表明:在流化床的进口段管箱内安装变孔径分布板时,随着固体颗粒体积分率的增加,颗粒浓度径向分布明显趋于均匀;在同一分布板安装高度下,大流量更易于实现颗粒的均匀分布,并且使得颗粒流速在床层截面的径向分布较为均匀.结果证明变孔径颗粒分布板的颗粒分布性能优良,为液固循环流化床换热装置的工程设计提供了参考.     

光角散射法测量气固两相自由射流中颗粒运动的速度

气固两相等温自由射流的研究对改善煤粉喷射燃烧效率,提高燃料利用率具有重要意义。为测量两相等温自由射流中颗粒相的速度场,作者根据Mie散射理论设计建立了一套激光角散射测速装置,并用该装置在气固两相流试验台上进行了颗粒运动速度的测量。试验物料采用氧化铝粉末,筛分范围为48～153μm。实测结果与毕托管测得的单相气流速度分布进行了比较,两者相吻合。可以预期在结构工艺上加以完善即可用于生产过程。     

颗粒物在通风管道壁面上沉积的数值分析

为了探究颗粒物在通风管道壁面上的沉积特性,采用欧拉-拉格朗日方法,对粒径为0.003~30 um的颗粒在水平二维粗糙管道及光滑管道内的运动进行了模拟研究,并将两种情况的计算结果进行对比.首先,采用RSM模型得到两种管道内的时均流场,然后采用随机轨道模型得到颗粒物的运动轨迹并计算沉降速度.结果表明粗糙元增大了颗粒的沉降速度,对颗粒沉积的影响在粒径为1 um左右时最为显著,沉降速度提高约3个数量级,且在管道底面布置粗糙元还会增大顶部光滑壁面的颗粒沉降速度.     

基于粒子群优化的频域多信道干扰对齐算法

针对频域干扰对齐系统解空间的多峰值特性,提出了一种基于粒子群优化,以系统网络和速率为优化目标函数的干扰对齐全局搜索算法.该算法通过对速度向量在位置向量的法平面上做投影以加强全局搜索能力,并在粒子群标准位置更新的基础上增加沿目标函数梯度方向的学习搜索来提高算法收敛速度和趋向全局最优值的能力.数值仿真结果表明,该算法可以获得比现有算法更好的网络和速率性能.     

数字共轴全息中颗粒识别与定位

研究从全息重建颗粒图像中进行颗粒识别和定位的方法. 利用小波函数重建颗粒全息图,采用灰度阈值自动判定方法对所重建的三维颗粒场图像进行颗粒图像与背景的分离和颗粒判定.根据重建颗粒图像灰度的空间分布特点,采用灰度和颗粒面积双判据方法实现颗粒空间位置,特别是流场深度方向的准确定位.对已知记录距离的理想模拟颗粒群全息图进行重建测试,同时在共轴全息试验台上对已知记录距离的颗粒试验片进行颗粒识别和定位算法的测试和验证.结果表明,所提出的灰度阈值自动判定方法准确、有效,最大灰度和颗粒面积双判据方法能够更加准确地进行颗粒空间定位.     

基于双目视觉和灰度差分法的粒径测量方法

提出了一种新的基于双目视觉和灰度差分的粒径测量方法,并开发了相应的查询系统。根据散射光经过微粒后在不同角度时有不同强度的特点,通过布置具有不同拍摄角度的数字相机同时拍摄粒子,获得两幅具有灰度差异的粒子图像。结合图像几何校正、粒子检测、粒子配对等数字图像处理技术实现同一粒子在不同图像中所成像点的配对。配对之后再利用灰度差分法测量粒子粒径。最后使用该查询系统进行了模拟验证和实验验证。验证结果表明:本查询系统能够比较理想地实现不同角度下粒子图像的几何校正;利用校正之后的图像进行粒子配对,获得了较为理想的结果;在选择适当参数的情况下,利用灰度差分法能够初步实现对粒子粒径的测量。