空心圆锥雾化喷嘴喷雾实验与数值研究

发布时间：2021-04-22 10:01

　　本文研究工作的主要目的是通过实验与数值模拟方法研究空心圆锥雾化喷嘴的喷雾特性。为此,在上海交通大学叶轮机械研究所设计建立了一通用喷雾实验系统平台。该通用喷雾实验系统平台依靠离心水泵提供喷射压力0-20 bar、流量0-1000 kg/h之间的无级调节喷射水源。利用实验室通风风机无级调节引风风速与流量,消除了位于静止空气中喷雾液滴的翻卷、反弹,为喷雾实验测量创造了良好的条件。在通用喷雾实验系统平台基础上,首先完成了对本文研究的空心圆锥雾化喷嘴压力—质量流率曲线的标定,为进一步的喷嘴喷雾实验与数值模拟提供了重要的基础数据。本文的研究工作可以归纳为以下两个方面:（一）单空心圆锥雾化喷嘴喷雾实验测量与数值模拟分析采用粒子图像速度仪PIV完成了单个空心圆锥雾化喷嘴在四个喷射压力P=4、8、12、16 bar工况下,经过喷孔轴线竖直平面的喷雾液滴实验测量;获得了喷雾液滴的总体速度信息、轴向速度分量、径向速度分量以及喷雾液滴与周围空气发生卷吸产生的涡量分布。分析讨论了在不同喷射压力工况下空心圆锥雾化喷嘴的喷雾特性。在PIV实验测量获得的喷雾液滴图像基础上,采用PTV分析,获得了两个低喷射压力工况下的... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：129 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
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符号说明
第1章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 空心圆锥雾化喷嘴
    1.3 喷雾国内外研究现状和进展
        1.3.1 喷雾实验研究文献回顾
        1.3.2 喷雾数值模拟文献回顾
    1.4 本文的研究内容
第2章 雾化机理与喷雾特性
    2.1 引言
    2.2 空心圆锥雾化喷嘴雾化机理
        2.2.1 一次雾化过程
        2.2.2 二次雾化过程
    2.3 空心圆锥雾化喷嘴喷雾特性
        2.3.1 液滴尺寸分布
        2.3.2 流量密度分布
        2.3.3 喷雾锥角
    2.4 本章小结
第3章 实验系统和测量系统设计
    3.1 通用喷雾实验系统
        3.1.1 水压传动装置
        3.1.2 喷嘴固定机构
        3.1.3 供给水柜、引风机构
    3.2 喷雾DualPDA测量系统设计
        3.2.1 相位多谱勒速度仪PDA测量原理
        3.2.2 喷雾PDA测量原理
        3.2.3 本文研究使用的喷雾DualPDA测量系统简介
    3.3 喷雾粒子图像速度仪（PIV）测量系统设计
        3.3.1 粒子图像速度仪（PIV）基本原理
        3.3.2 喷雾PIV测量原理
        3.3.3 本文喷雾实验PIV测量系统简介
    3.4 本章小结
第4章 空心圆锥雾化喷嘴雾化DualPDA、PIV实验分析
    4.1 喷嘴雾化性能试验
    4.2 双空心圆锥雾化喷嘴DualPDA实验结果与分析
        4.2.1 DualPDA实验测量参数设定
        4.2.2 DualPDA实验测量结果分析
    4.3 空心圆锥雾化喷嘴PIV实验结果与分析
        4.3.1 PIV实验测量参数设定
        4.3.2 单空心圆锥雾化喷嘴PIV实验测量结果分析
        4.3.3 双空心圆锥雾化喷嘴喷雾PIV实验测量结果分析
    4.4 空心圆锥雾化喷嘴喷雾PTV实验分析
        4.4.1 单空心圆锥雾化喷嘴PTV实验测量结果分析
    4.5 本章小结
第5章 空心圆锥雾化喷嘴喷雾数值分析
    5.1 Lagrangian离散液滴模型
        5.1.1 液滴颗粒运动控制方程
    5.2 空心圆锥雾化喷嘴喷雾数值模型
    5.3 空心圆锥雾化喷嘴喷雾数值模拟过程
        5.3.1 数值计算网格生成
        5.3.2 数值模拟边界条件
        5.3.3 计算策略
    5.4 空心圆锥雾化喷嘴喷雾数值模拟结果与实验对比分析
        5.4.1 单喷嘴喷雾结构特征数值模拟结果分析
        5.4.2 单喷嘴液滴尺寸分布分析
        5.4.3 单喷嘴数值模拟结果与PTV实验对比分析
        5.4.4 双喷嘴喷雾结构特征数值模拟结果分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文研究工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]锥形液膜Kevin-Helmholtz波不稳定性的实验研究[J]. 李继保,岳明,杨茂林.  航空动力学报. 2007(03)
[2]内燃机喷雾模型的研究现状[J]. 史春涛,孙立星,刘建军,郝鑫瑞.  农业机械学报. 2007(02)
[3]剪切或拉伸流场中液滴的变形和破裂准则[J]. 张红光,董守平,姜雪梅.  科学技术与工程. 2006(24)
[4]喷雾学研究的国际进展[J]. 曹建明.  长安大学学报(自然科学版). 2005(01)
[5]锥形液膜空间稳定性分析[J]. 岳明,杨茂林.  航空动力学报. 2003(06)
[6]流体-固体两相流的数值模拟[J]. 张政,谢灼利.  化工学报. 2001(01)
[7]喷雾过程中液滴不稳定破碎的研究[J]. 蒋勇,范维澄,廖光煊,王清安.  火灾科学. 2000(03)
[8]相位多谱勒技术在粒子测量应用中的若干问题[J]. 刘应征,罗次申,金浩.  船舶工程. 1998(05)
[9]喷雾中液滴破裂机理的研究[J]. 曹建明,马忠义.  车用发动机. 1997(04)
[10]激光技术在燃油喷雾测试中应用的进展[J]. 王德忠,黄震,张连方.  激光技术. 1995(01)



本文编号：3153576