基于双色法定容弹内柴油喷雾燃烧温度与碳烟场研究
发布时间：2021-08-29 04:59
面对环境污染和化石资源短缺等问题,为了提高柴油机燃油的利用效率,减少尾气排放,需要对缸内燃烧过程及污染物生成机理进行深入研究,因此对柴油机缸内燃烧过程中的燃烧温度、碳烟浓度的研究显得尤为重要。本文利用定容燃烧弹实验平台模拟柴油机缸内工作状况,分别选用背光法、直拍法拍摄柴油喷雾蒸发及燃烧过程,通过柴油喷雾液相贯穿距和燃烧火焰升举长度的变化探究不同工况条件下柴油喷雾蒸发和燃烧过程。发现液相贯穿距随充气密度的减少而增大,火焰升举长度随充气密度、环境温度的增大而减小,充气密度增大情况下火焰扩散速度减慢,达到温度峰值的时间延后。基于双色法测温原理,选用黑体炉装置对成像系统进行标定,得到了图像强度值与绝对辐射强度的线性关系,并验证其准确性。通过MATLAB软件对喷雾燃烧图像进行处理得到火焰边界,采用数值迭代方法求解得到火焰燃烧区域温度场及碳烟KL因子云图。分析缸内燃烧情况随环境因素的变化关系,发现火焰区域的平均温度随进气密度,环境温度以及氧浓度的增加而变大,其中环境温度对于火焰区域平均温度的影响更大;在喷雾燃烧的准稳态阶段,火焰区域平均温度基本保持不变;在喷雾燃烧过程中,火焰头部逐渐发展为高温区域...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
定容燃烧弹试验平台构成示意图
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文光学窗口布置、喷油器以及爆破片加装，在实际试验过程中通过选用不同口组合，变换布置出不同的光路测量方法如直线型、直角型或 T 字型，来光学测量试验的需求。在主要安装孔的周围，分别布置了 8 个副安装孔，气口、火花塞、压力传感器等小型零部件进行安装。定容燃烧弹在正常工空间可达 22.4 L，大致为边长 136 mm 的立方体。在本次试验中，为了得到喷雾蒸发过程，选用背光消光法设计光路进行拍摄测量，而在进行缸内柴烧过程的拍摄时则选用直拍法。实验操作过程中，在垂直于喷油孔方向的安装孔上，正对地安装两块可视直径为 130 mm、厚 50 mm 的石英玻璃，使摄过程中得到的火焰发展长度最大可以为 130 mm，经过验证能够很好地捕从喷油孔实现喷雾雾化蒸发、着火及燃烧的全过程。
图 2.3 采用预混燃烧方式实现预设热力环境原理图验中的柴油喷雾蒸发试验在定容燃烧弹中采用预混燃烧方式模拟力环境，通过设定试验控制平台上的工况参数，使得柴油喷雾在使用高速相机拍摄得到。在实际柴油喷雾蒸发过程中，喷油嘴喷境条件下发生相变，由液相蒸发为气相。在这个过程中，光束通于其密度较大，光线易发生衰减；通过蒸发得到的气相燃油时，大，衰减影响较小。选用背光消光方法拍摄得到高温密度条件下图像，并通过测量得到其液相贯穿距。运用定容燃烧弹前后相对布置背光消光法的光路如图 2.4。高功率 LED 灯位于定容燃烧弹
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同湿壁条件下喷雾碰壁燃烧过程分析[J]. 蓝天凯,黄荣华,黄胜,杨震寰,李志鹏,王龙飞. 内燃机工程. 2019(01)
[2]基于彩色CCD的双色与三色比色测温法比较研究[J]. 孙元,彭小奇. 传感技术学报. 2015(08)
[3]基于彩色火焰图像的铝、硼纳米颗粒燃烧特性[J]. 孔成栋,于丹,姚强,卓建坤,李水清. 光学精密工程. 2015(08)
[4]后喷时刻对柴油机燃烧影响的可视化研究[J]. 靳森嘉,刘福水,何旭,曾威霖,田国弘,李向荣. 工程热物理学报. 2014(10)
[5]从火焰图像求取温度场的双色法测量系统[J]. 成晓北,郗涛,曾志斌. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[6]一种预混燃烧加热式定容燃烧弹的研发[J]. 邓鹏,黄荣华,张永林,马寅杰. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(08)
[7]预混燃烧气体层流燃烧速度和马克斯坦长度的测定方法[J]. 孙俊,李格升. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2010(03)
[8]柴油在乙醇高温热氛围中着火和燃烧的特性[J]. 许汉君,姚春德,杨广峰,庄远,代乾. 内燃机学报. 2010(03)
[9]高功率密度柴油机设计问题的仿真[J]. 张卫正,原彦鹏,郭良平,魏春源. 兵工学报. 2006(05)
[10]柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料的燃烧特性[J]. 李蔚,黄佐华,蒋德明,任毅. 西安交通大学学报. 2006(09)
博士论文
[1]定容弹内正戊醇/柴油/生物柴油混合燃料喷雾燃烧及联合反应机理研究[D]. 马寅杰.华中科技大学 2017
[2]二代生物柴油喷雾燃烧特性和碳烟生成过程可视化研究[D]. 钟汶君.江苏大学 2016
[3]燃油分段喷射强化柴油机燃烧性能的研究[D]. 赵陆明.北京理工大学 2015
[4]高功率密度柴油机准维燃烧模型研究[D]. 徐敏.上海交通大学 2015
[5]基于光谱分析和图像处理的火焰温度及辐射特性检测[D]. 闫伟杰.华中科技大学 2014
[6]高压喷射柴油机喷射特性的研究[D]. 李理光.天津大学 1992
硕士论文
[1]玻璃熔窑内基于辐射图像处理的燃烧监测及调整研究[D]. 刘建浩.华中科技大学 2017
[2]高功率密度柴油机混合气形成及燃烧特性的影响研究[D]. 李树宇.中北大学 2017
[3]柴油机燃烧火焰浮起长度的研究[D]. 孙旭阳.河南科技大学 2010
[4]用双色法研究内燃机燃烧火焰的温度场及碳烟浓度场[D]. 田辛.清华大学 2004
本文编号：3369960
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
定容燃烧弹试验平台构成示意图
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文光学窗口布置、喷油器以及爆破片加装，在实际试验过程中通过选用不同口组合，变换布置出不同的光路测量方法如直线型、直角型或 T 字型，来光学测量试验的需求。在主要安装孔的周围，分别布置了 8 个副安装孔，气口、火花塞、压力传感器等小型零部件进行安装。定容燃烧弹在正常工空间可达 22.4 L，大致为边长 136 mm 的立方体。在本次试验中，为了得到喷雾蒸发过程，选用背光消光法设计光路进行拍摄测量，而在进行缸内柴烧过程的拍摄时则选用直拍法。实验操作过程中，在垂直于喷油孔方向的安装孔上，正对地安装两块可视直径为 130 mm、厚 50 mm 的石英玻璃，使摄过程中得到的火焰发展长度最大可以为 130 mm，经过验证能够很好地捕从喷油孔实现喷雾雾化蒸发、着火及燃烧的全过程。
图 2.3 采用预混燃烧方式实现预设热力环境原理图验中的柴油喷雾蒸发试验在定容燃烧弹中采用预混燃烧方式模拟力环境，通过设定试验控制平台上的工况参数，使得柴油喷雾在使用高速相机拍摄得到。在实际柴油喷雾蒸发过程中，喷油嘴喷境条件下发生相变，由液相蒸发为气相。在这个过程中，光束通于其密度较大，光线易发生衰减；通过蒸发得到的气相燃油时，大，衰减影响较小。选用背光消光方法拍摄得到高温密度条件下图像，并通过测量得到其液相贯穿距。运用定容燃烧弹前后相对布置背光消光法的光路如图 2.4。高功率 LED 灯位于定容燃烧弹
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同湿壁条件下喷雾碰壁燃烧过程分析[J]. 蓝天凯,黄荣华,黄胜,杨震寰,李志鹏,王龙飞. 内燃机工程. 2019(01)
[2]基于彩色CCD的双色与三色比色测温法比较研究[J]. 孙元,彭小奇. 传感技术学报. 2015(08)
[3]基于彩色火焰图像的铝、硼纳米颗粒燃烧特性[J]. 孔成栋,于丹,姚强,卓建坤,李水清. 光学精密工程. 2015(08)
[4]后喷时刻对柴油机燃烧影响的可视化研究[J]. 靳森嘉,刘福水,何旭,曾威霖,田国弘,李向荣. 工程热物理学报. 2014(10)
[5]从火焰图像求取温度场的双色法测量系统[J]. 成晓北,郗涛,曾志斌. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[6]一种预混燃烧加热式定容燃烧弹的研发[J]. 邓鹏,黄荣华,张永林,马寅杰. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(08)
[7]预混燃烧气体层流燃烧速度和马克斯坦长度的测定方法[J]. 孙俊,李格升. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2010(03)
[8]柴油在乙醇高温热氛围中着火和燃烧的特性[J]. 许汉君,姚春德,杨广峰,庄远,代乾. 内燃机学报. 2010(03)
[9]高功率密度柴油机设计问题的仿真[J]. 张卫正,原彦鹏,郭良平,魏春源. 兵工学报. 2006(05)
[10]柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料的燃烧特性[J]. 李蔚,黄佐华,蒋德明,任毅. 西安交通大学学报. 2006(09)
博士论文
[1]定容弹内正戊醇/柴油/生物柴油混合燃料喷雾燃烧及联合反应机理研究[D]. 马寅杰.华中科技大学 2017
[2]二代生物柴油喷雾燃烧特性和碳烟生成过程可视化研究[D]. 钟汶君.江苏大学 2016
[3]燃油分段喷射强化柴油机燃烧性能的研究[D]. 赵陆明.北京理工大学 2015
[4]高功率密度柴油机准维燃烧模型研究[D]. 徐敏.上海交通大学 2015
[5]基于光谱分析和图像处理的火焰温度及辐射特性检测[D]. 闫伟杰.华中科技大学 2014
[6]高压喷射柴油机喷射特性的研究[D]. 李理光.天津大学 1992
硕士论文
[1]玻璃熔窑内基于辐射图像处理的燃烧监测及调整研究[D]. 刘建浩.华中科技大学 2017
[2]高功率密度柴油机混合气形成及燃烧特性的影响研究[D]. 李树宇.中北大学 2017
[3]柴油机燃烧火焰浮起长度的研究[D]. 孙旭阳.河南科技大学 2010
[4]用双色法研究内燃机燃烧火焰的温度场及碳烟浓度场[D]. 田辛.清华大学 2004
本文编号：3369960
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3369960.html
