60kWe微型燃气轮机燃烧室燃油高压喷射雾化性能研究
发布时间：2023-01-12 11:29
以微型燃气轮机技术为核心、搭配高效电池管理技术的增程器技术作为提高电动汽车续航里程的替代技术之一,具有广阔的发展前景。喷嘴雾化性能的优劣很大程度上决定了燃料掺混燃烧性能的优劣,本文针对微型燃气轮机在移动式车辆上的应用,研究了喷油器的雾化性能,并对喷油器与微型燃气轮机燃烧室的配型提出了一定的要求。首先,本文自行设计了一套喷油器常压雾化试验台,并搭配PIV粒子成像测速系统对喷雾场图像进行了记录,通过MATLAB对图像进行滤波及降噪处理后根据最小二乘法拟合得到其雾化锥角,通过IPP6.0图像处理软件获取液滴的粒径信息,通过PIV自带后处理系统FlowMaster得到喷雾场速度分布。其次,针对压力-流量特性曲线、喷雾场速度分布及液滴的粒径特征,对试验结果与模拟结果进行比对分析,得到以下结果:压力-流量曲线在高压力下基本重合,最大误差为8.15%;喷雾场速度分布在主体区域处拟合度较好,文中对试验偏差的原因给出了详细的分析,并对偏差量做出了数学修正,其轴向速度最大误差为9.76%;不同平面处SMD最大误差为3.97%。综合以上结果,认为试验与模拟结果匹配度较高,可使用该模型模拟实际喷雾场。然后,本...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 燃油雾化的研究概况
1.2.1 雾化机理研究
1.2.2 雾化性能表征
1.2.3 国内外研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 试验系统与测量方法
2.1 喷油器常压雾化试验系统
2.1.1 试验系统组成
2.1.2 试验系统操作步骤
2.2 PIV系统的组成及测量原理
2.2.1 PIV系统组成
2.2.2 PIV系统测速原理
2.2.3 PIV的运行调试
2.3 测量参数的后处理方法
2.4 本章小结
第3章 喷雾混合过程的数值计算方法及理论模型
3.1 研究方法概要
3.2 基本控制方程及湍流模型
3.3 气体状态方程
3.4 喷雾过程子模型
3.4.1 碰撞模型
3.4.2 液滴碰壁模型
3.4.3 液滴蒸发模型
3.4.4 喷嘴模型
3.4.5 液滴破碎模型
3.4.6 雾化模型
3.5 数值求解算法
3.6 喷雾场模型的搭建
3.6.1 喷雾模型的选择
3.6.2 网格无关性验证
3.7 本章小结
第4章 喷油器雾化特性的对比研究
4.1 燃料差异性影响分析
4.2 喷雾场基本参数测量
4.2.1 喷射偏转角及雾化锥角的标定
4.2.2 喷雾场贯穿距离特征
4.3 试验与模拟结果误差对比分析
4.3.1 压力-流量特性曲线的标定
4.3.2 喷雾场速度分布
4.3.3 液滴的粒径特征
4.4 本章小结
第5章 微型燃气轮机燃烧室喷油器选型模拟
5.1 微型燃气轮机燃烧室结构及性能参数
5.2 各参数对雾化性能影响的模拟研究
5.2.1 喷射压差
5.2.2 燃烧室背压
5.2.3 燃烧室空气温度
5.2.4 喷射偏转角
5.2.5 单孔雾化角
5.3 喷油器与燃烧室匹配选型模拟
5.3.1 头部旋流器建模
5.3.2 旋流器流场冷态模拟
5.3.3 喷油器与旋流器匹配选型模拟
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于图像处理的喷嘴雾化粒度识别测量研究[J]. 刘振,蒋红海,何邦华,唐军,刘泽,袁锐波,周冰. 计算机与数字工程. 2018(02)
[2]耦合喷嘴内流欧拉-拉格朗日喷雾模型研究[J]. 何志霞,张亮,王谦,王芬. 内燃机工程. 2016(01)
[3]喷嘴雾化特性函数模型的建立及燃烧模拟中的应用[J]. 陈小岭,葛冰,臧述升. 热能动力工程. 2015(06)
[4]基于完全雾化法的缸内直喷汽油机喷雾雾化[J]. 韩文艳,许思传,杜爱民,周岳康,任健康. 内燃机学报. 2015(03)
[5]基于主动轮廓方法提取雾化锥角[J]. 曾青华,范慧杰,王岳,孔文俊. 航空动力学报. 2014(02)
[6]湍流燃烧模型对某燃气轮机燃烧室性能计算的影响[J]. 张智博,郑洪涛,赵煜. 燃气轮机技术. 2013(04)
[7]直喷汽油机多孔喷油器喷油过程的数值模拟[J]. 李之华,何邦全,赵华. 内燃机学报. 2012(03)
[8]某微型燃气轮机燃油喷嘴设计[J]. 冯占祥. 科技与企业. 2012(10)
[9]微型燃气轮机的发展和技术特点[J]. 徐庆邮. 电世界. 2010(04)
[10]柴油喷雾场粒子尺寸和粒度分布的数字全息实验[J]. 吕且妮,赵晨,马志彬,葛宝臻,高岩,张以谟. 中国激光. 2010(03)
博士论文
[1]燃气轮机燃烧室喷雾燃烧的数值研究[D]. 王成军.东北大学 2010
[2]大涡模拟在燃油喷雾过程及多孔介质发动机中应用的研究[D]. 周磊.大连理工大学 2010
[3]粘性液体射流分裂雾化机理及喷雾特性研究[D]. 易世君.大连理工大学 1996
硕士论文
[1]幂律流体双股射流碰撞雾化的试验研究[D]. 曹伟.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于STAR-CD的中速柴油机燃烧过程三维数值模拟[D]. 李昆鹏.集美大学 2015
[3]超近距撞壁喷雾雾化机理与分布特性数值研究[D]. 生南南.大连理工大学 2013
[4]燃油静电雾化和燃烧的实验和数值模拟研究[D]. 何超.浙江大学 2013
[5]先进直喷汽油机喷嘴选型与匹配技术研究[D]. 李相超.上海交通大学 2012
[6]双燃料喷嘴设计与燃烧流场数值模拟[D]. 杨洪磊.哈尔滨工程大学 2010
[7]可压缩流动中非线性涡粘性模型的研究[D]. 谭超.中国科学技术大学 2009
[8]某重型燃气轮机压力雾化喷嘴性能试验研究及统计分析[D]. 翟维阔.沈阳航空工业学院 2009
[9]燃气轮机用空气雾化喷嘴工作特性研究及火焰筒头部数值模拟[D]. 王立.沈阳航空工业学院 2009
[10]100kW微型燃气轮机总体方案分析[D]. 桑振远.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：3729868
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 燃油雾化的研究概况
1.2.1 雾化机理研究
1.2.2 雾化性能表征
1.2.3 国内外研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 试验系统与测量方法
2.1 喷油器常压雾化试验系统
2.1.1 试验系统组成
2.1.2 试验系统操作步骤
2.2 PIV系统的组成及测量原理
2.2.1 PIV系统组成
2.2.2 PIV系统测速原理
2.2.3 PIV的运行调试
2.3 测量参数的后处理方法
2.4 本章小结
第3章 喷雾混合过程的数值计算方法及理论模型
3.1 研究方法概要
3.2 基本控制方程及湍流模型
3.3 气体状态方程
3.4 喷雾过程子模型
3.4.1 碰撞模型
3.4.2 液滴碰壁模型
3.4.3 液滴蒸发模型
3.4.4 喷嘴模型
3.4.5 液滴破碎模型
3.4.6 雾化模型
3.5 数值求解算法
3.6 喷雾场模型的搭建
3.6.1 喷雾模型的选择
3.6.2 网格无关性验证
3.7 本章小结
第4章 喷油器雾化特性的对比研究
4.1 燃料差异性影响分析
4.2 喷雾场基本参数测量
4.2.1 喷射偏转角及雾化锥角的标定
4.2.2 喷雾场贯穿距离特征
4.3 试验与模拟结果误差对比分析
4.3.1 压力-流量特性曲线的标定
4.3.2 喷雾场速度分布
4.3.3 液滴的粒径特征
4.4 本章小结
第5章 微型燃气轮机燃烧室喷油器选型模拟
5.1 微型燃气轮机燃烧室结构及性能参数
5.2 各参数对雾化性能影响的模拟研究
5.2.1 喷射压差
5.2.2 燃烧室背压
5.2.3 燃烧室空气温度
5.2.4 喷射偏转角
5.2.5 单孔雾化角
5.3 喷油器与燃烧室匹配选型模拟
5.3.1 头部旋流器建模
5.3.2 旋流器流场冷态模拟
5.3.3 喷油器与旋流器匹配选型模拟
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于图像处理的喷嘴雾化粒度识别测量研究[J]. 刘振,蒋红海,何邦华,唐军,刘泽,袁锐波,周冰. 计算机与数字工程. 2018(02)
[2]耦合喷嘴内流欧拉-拉格朗日喷雾模型研究[J]. 何志霞,张亮,王谦,王芬. 内燃机工程. 2016(01)
[3]喷嘴雾化特性函数模型的建立及燃烧模拟中的应用[J]. 陈小岭,葛冰,臧述升. 热能动力工程. 2015(06)
[4]基于完全雾化法的缸内直喷汽油机喷雾雾化[J]. 韩文艳,许思传,杜爱民,周岳康,任健康. 内燃机学报. 2015(03)
[5]基于主动轮廓方法提取雾化锥角[J]. 曾青华,范慧杰,王岳,孔文俊. 航空动力学报. 2014(02)
[6]湍流燃烧模型对某燃气轮机燃烧室性能计算的影响[J]. 张智博,郑洪涛,赵煜. 燃气轮机技术. 2013(04)
[7]直喷汽油机多孔喷油器喷油过程的数值模拟[J]. 李之华,何邦全,赵华. 内燃机学报. 2012(03)
[8]某微型燃气轮机燃油喷嘴设计[J]. 冯占祥. 科技与企业. 2012(10)
[9]微型燃气轮机的发展和技术特点[J]. 徐庆邮. 电世界. 2010(04)
[10]柴油喷雾场粒子尺寸和粒度分布的数字全息实验[J]. 吕且妮,赵晨,马志彬,葛宝臻,高岩,张以谟. 中国激光. 2010(03)
博士论文
[1]燃气轮机燃烧室喷雾燃烧的数值研究[D]. 王成军.东北大学 2010
[2]大涡模拟在燃油喷雾过程及多孔介质发动机中应用的研究[D]. 周磊.大连理工大学 2010
[3]粘性液体射流分裂雾化机理及喷雾特性研究[D]. 易世君.大连理工大学 1996
硕士论文
[1]幂律流体双股射流碰撞雾化的试验研究[D]. 曹伟.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于STAR-CD的中速柴油机燃烧过程三维数值模拟[D]. 李昆鹏.集美大学 2015
[3]超近距撞壁喷雾雾化机理与分布特性数值研究[D]. 生南南.大连理工大学 2013
[4]燃油静电雾化和燃烧的实验和数值模拟研究[D]. 何超.浙江大学 2013
[5]先进直喷汽油机喷嘴选型与匹配技术研究[D]. 李相超.上海交通大学 2012
[6]双燃料喷嘴设计与燃烧流场数值模拟[D]. 杨洪磊.哈尔滨工程大学 2010
[7]可压缩流动中非线性涡粘性模型的研究[D]. 谭超.中国科学技术大学 2009
[8]某重型燃气轮机压力雾化喷嘴性能试验研究及统计分析[D]. 翟维阔.沈阳航空工业学院 2009
[9]燃气轮机用空气雾化喷嘴工作特性研究及火焰筒头部数值模拟[D]. 王立.沈阳航空工业学院 2009
[10]100kW微型燃气轮机总体方案分析[D]. 桑振远.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：3729868
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