一种新型燃油喷嘴结构设计及仿真分析

针对DPF主动再生系统中燃油喷射单元IU工作雾化夹角要求和易积碳、滴漏等问题,设计了一种新型喷嘴,通过灵活选取喷嘴芯前端圆台夹角可以很好地满足雾化夹角要求,并且通过圆台与喷嘴体的密封可以很好地解决易积碳和滴漏等问题.本文应用Fluent模拟了相同压力和相同倾斜角的情况下,不同夹角喷嘴的喷射雾化情况,以及喷嘴出口截面径向位置上的压力、径向速度、轴向速度的变化情况,得到了不同夹角对喷嘴射流的影响规律.结果表明该喷嘴结构具有良好的雾化效果,本研究可为不同雾化夹角要求和不同场合的喷嘴设计提供参考.     

喷嘴阵射流陀螺温度场与压强有限元分析

研究了喷嘴阵射流陀螺敏感元件内部温度场和压强分布。采用Ansys有限元分析软件,分别计算了喷嘴阵结构敏感腔体内部温度分布和压强分布。计算结果表明:在距出口1.5 mm处平行放置的两热电阻丝在通电加热作用下,提高了热电阻丝周围的气体的温度,使敏感腔体内靠近热电阻丝处气体产生温度梯度,并且温度梯度关于腔体中心轴对称;靠近出气口处的压强比腔体内其他位置压强高,压强值为0.211 09 Pa,腔体内其他位置的压强范围为(3.69×10-16P~1.52×10-15)Pa,可视为0 Pa。对喷嘴阵陀螺的结构优化,提高其性能提供了理论依据。     

喷射成形二级结构雾化器的雾化过程数值模拟

针对新设计的二级结构雾化器的雾化过程进行了数值模拟.利用Fluent软件,模拟了不同压强条件下气体流场的速度、压强分布及弥散相的分布情况,并进行了实验验证.数值模拟结果表明：当主雾化器的压强为1 MPa、辅助雾化器的压强为0.5 MPa时,主雾化器雾化区域的气流速度能达到300m/s,弥散相分布对称,靠近雾化轴部分弥散相密度较大,模拟结果与实验结果基本一致,表明新设计的二级结构雾化器在喷射工艺中能够取得较好的雾化效果.     

大容量空气雾化水煤浆喷嘴的实验研究

对空气雾化水煤浆(CWS)喷嘴进行实验研究.提出适合于空气雾化的大容量撞击式水煤浆喷嘴,在实验台上研究结构参数对流量和雾化特性的影响,结合流体力学及雾化理论对喷嘴结构和实验结果进行分析.实验表明,影响喷嘴流量特性（气浆压力和流量间的相互关系）的主要参数有Y型气孔尺寸、混合室直径、浆孔直径、雾化头出口孔尺寸等,其中浆孔直径的变化显著影响浆压;出口孔径、Y型气孔尺寸的影响大于T型气槽宽度和混合室直径的影响;通过多元参数回归得到喷嘴流量特性的半经验方程;索太尔平均粒径(SMD)测量结果显示,较大的Y型气孔能够强化雾化头的雾化作用,改善雾化性能.     

超声波雾化喷嘴的试验研究

研究了超声波喷嘴的结构和加工工艺对喷嘴雾化性能的影响,得到喷嘴的最佳结构参数和加工工艺并测定该喷嘴的雾化特性。试验表明,该喷嘴能满足雾化要求,雾化剂占水量的15%以下,水珠平均直径在60～70μm范围。     

射水式喷射加热器结构设计计算与分析

应用气体动力学理论,参照一维等压混合分析方法,对射水式喷射加热器结构设计进行了研究,列出各主要结构尺寸的计算式。分析了主要结构参数对喷射器工作性能的影响,得出水喷嘴的出口截面离混合室入口截面距离,及水喷嘴出口截面与混合室喉部的截面比等主要参数对喷射器工作性能的影响规律。     

发动机副喷油环装配方法

发动机副喷油环由七个喷嘴壳体(包含有一个止端喷嘴壳体、一个始端喷嘴壳体)、七个喷口组件和六根油管通过焊接组成,属于环形支架类工件.副喷油环为发动机提供燃油,安装在发动机的燃烧室外壳上,装配时喷嘴壳体之间的相对位置要求高,且在装配后有流量和流量匀均性要求,装配难度大.本文从喷口组件选配、喷口组件的排列、工装制作进行论述.     

双层气雾化喷嘴突出高度的数值研究与分析

采用计算流体软件Fluent数值模拟的方法,通过对双层气雾化喷嘴气流场、颗粒粒径以及温度场的数值模拟,研究分析了导液管突出高度对气流场、颗粒粒径以及温度场的影响．研究结果表明,模拟结构中导液管突出高度为6mm时气流场结构最优,雾化所得粒径最小．此外,论文总结了气雾化过程中液滴在特殊气流场中破碎的主要过程,为双层气雾化喷嘴结构设计及机理研究提供了理论依据．     

环境条件对离心式喷嘴雾化性能的影响

以离心式压力雾化喷嘴为研究对象，对不同环境条件下喷嘴雾化特性的影响进行了数值模拟研究，获得了不同环境压力和环境温度对油膜厚度和雾化锥角等雾化特性参数的影响规律。利用FLUENT软件，在喷油压力4.0 MPa、燃油温度100 ℃的条件下，对环境压力由0.1 MPa升至3.0 MPa、环境温度由-50 ℃升至400 ℃过程中的燃油雾化特性进行了数值计算。结果表明，当环境压力一定时，环境温度增加，气体密度减小，燃油蒸发作用加剧，气相燃油比例增大，雾化效果增强；当环境温度一定时，环境压力增加，气体密度增大，油膜厚度增大，液相燃油比例增大，不利于燃油雾化。     

气体雾化法制备Al基非晶合金粉末工艺及组织结构

针对3D打印用Al基非晶合金粉末的性能需求,利用惰性气体雾化法制备Al_(86)Ni_7Er_5Co_1La_1合金粉末.通过调整过热度、雾化气压、导流管直径来分析不同雾化工艺参数对粉末粒径的影响规律;利用激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)对粉末的粒度分布、物相组成、表面形貌、微观组织结构和热稳定性进行分析测试.研究表明:合金粉末的粒径随着雾化气压的增加、导流管直径的减小和过热度的增加而逐渐降低.当过热度100℃、雾化气压9 MPa、导流管直径3 mm时,细粉率最高,其中粒径75μm粉末的质量分数在70%以上.随着粉末粒径的减少,合金粉末的组织结构发生了如下转变:fcc-Al+Al_(17)Er_2+未知相→非晶相+fcc-Al+Al_(17)Er_2+未知相→非晶相+fcc-Al→非晶相,粒径小于25μm的粉末为完全的非晶态.     

气粉两相流壅塞现象的实验研究及在高炉喷煤中的应用

实验测定了是否安装声纳喷管条件下模拟高炉喷煤装置的煤粉流量分配精度,证明气粉两相流在声纳喷管中达到壅塞时,煤粉的分配精度较未装喷管时有很大的提高。分析了喷管中达到壅塞所需的条件是要喷管前后的压力比要大于临界压力比,并提出了计算临界压力比的经验式。将实验结论与两相平衡流理论进行比较,建立了气粉流表观音速计算公式。     

针阀运动和油压波动对燃油喷雾特性的影响

针对一多孔喷油器数值模拟研究了喷嘴内针阀运动和油压波动对燃油在孔内流动过程及孔外雾化过程的影响。研究结果表明,引入油压和针阀升程的变化后,喷雾形貌及贯穿距离和锥角等喷雾特征参数均与实验结果更为吻合;而将油压和针阀升程视作恒定时其喷雾贯穿距离在喷射前期明显偏大,喷雾锥角相对较小。故在柴油机模拟计算过程中要充分考虑喷嘴内油压波动和针阀运动等因素对燃油的孔内流动、雾化、混合、燃烧及有害物生成的影响。     

气流粉碎装置粉碎效能分析

介绍了流化床式气流粉碎装置的工作原理，分析探讨了气流粉碎速度对粉碎效能的影响，指出粉碎效能速度与粉碎并不存在简单的线性关系；研究了生产过程中Laval喷嘴的性能及可能引发的粉碎效能方面的问题，指出应关注Laval喷嘴的几何尺寸和形式，确定合理的喷嘴入口、出口压力比值，并定期检查喷嘴的磨损情况，定期清洗喷嘴；还研究了由于管路系统内外温差效应使管路内部结水、结雾或结霜，造成物料颗粒湿润、团聚，降低生产效率，引发机器故障等方面的问题，并提出了改进方案和措施.     

基于Fluent的拉瓦尔喷嘴结构优化设计

拉瓦尔喷嘴进口直径、喉管直径、喷管出口直径、收缩段长度,扩张段长度对于其雾化效果都有一定的影响。本文采用无量纲量的方法,通过Fluent对拉瓦尔喷嘴结构中喉管直径、喷管进口直径、收缩段长度三个变量配合的多种工况进行仿真研究,从而得到拉瓦尔喷嘴最优的结构参数。     

自激振荡脉冲射流装置的频率特性

基于流体网络理论建立了自激振荡脉冲射流装置的相似网络模型,数值计算分析表明,该喷嘴装置具有压力谐振特性和低通滤波特性,在系统固有频率附近,压力响应幅值最大,其固有频率主要由喷嘴形状、结构参数和射流中压力扰动波波速决定,流体压力、振荡腔长、下喷嘴大小和空隙度等对系统的频率特性影响很大,存在产生最大谐振峰值的参数范围,理论分析与实验吻合。提出了相应的自激振荡脉冲振荡喷嘴设计准则,即喷嘴装置的固有频率应接近来流脉动主频。     

喷射流场及其辐射声场数值模拟

为研究喷管结构对射流噪声的影响,采用大涡模拟对不同截面形状喷口形成的非定常湍射流场进行了数值模拟.在流场计算的基础上,结合Ffowcs Williams-Hawkings积分方程对远场声场进行了计算,得到不同喷管结构对应的湍射流场的流动结构及其辐射噪声的频谱特性.计算结果表明,椭圆形截面喷管的出口附近存在大量的旋涡结构,增大了射流边界层处的气流掺混,从而降低了射流核心区的长度,有效抑制了喷射噪声,在5种不同结构的喷管中,椭圆形截面的喷管对应的辐射声压最低,而矩形喷管对应的辐射声压最高;在射流方向的30°～75°扇形区域内,辐射声信号最强且存在明显的指向性.     

一种七喷嘴细水雾喷头的设计与仿真

为解决单喷嘴细水雾喷头雾化锥角较小及多喷嘴组合式细水雾喷头体积与流量较大等问题,设计一种新型直射混合旋流式七喷嘴的细水雾喷头,研究喷头结构参数与型式对喷头雾化效果的影响,并在多个压力工况下对最优结构配比喷头进行数值模拟。仿真结果表明:新型七喷嘴直射混合旋流式细水雾喷头能够获得较大轴向动量和径向动量,且由7个喷嘴有效地增大了喷头的雾化保护锥角,在1.2 MPa工况理想状况下喷雾保护锥角最大可达146.3°,流量特性系数K在3.82~3.87之间,具有足够的喷射强度。       

旋流器后置型超音速分离管流场分析

结合气体动力学和流体热力学原理,设计了一种旋流后置型超音速分离管.针对新结构建立了三维数值计算模型,并结合可实现k-ε湍流模型对超音速分离管内部流场进行模拟,得出了管内轴心上的压力、温度、马赫数及湍动能的分布,同时对不同截面上径向的压力、温度、马赫数及旋流加速度进行了分析.结果表明:当压损比为47.5%时,分离管内Laval渐扩段(距离分离管入口98 mm处)出现明显的激波现象,获得最大马赫数1.736,此时膨胀得到的最低温度为190.52 K,可为超音速分离管提供足够的凝结动力;旋流发生器后面可获得较大的旋流加速度,产生较强的分离效果.     

基于有限元法的气浮支承系统的数值模拟与实验研究

气浮支承系统以气体作为工作介质,根据气体润滑理论对气膜中气体的流动作了理论分析,采用有限元法对气膜流场进行了数值模拟,计算出了一定载荷下的速度分布、压力分布和耗气量、承载能力,通过与实验测试结果的对比。说明该方法是可行的。