不同环境压力下幂律流体撞击射流破碎特性
发布时间：2021-08-07 18:15
基于自行搭建的射流系统和定容弹系统,采用高速摄影技术,获得了高环境压力下幂律流体对称撞击式射流的喷雾形貌,提取了射流特征参数破碎长度L与表面波长λ,研究了环境参数（环境压力）、射流参数（韦伯数We）、结构参数（喷孔直径）与物性参数（流体黏度）对射流破碎的影响.结果表明:幂律流体对称撞击式射流共有封闭边界模式、开边界模式、无边界模式、弓形液线模式和完全发展模式共5种破碎模式;在大气环境压力下,L随着We的增加呈"双峰"模式变化;而在有环境压力的情况下,L与We则呈"单峰"模式变化;与大气环境压力相比,高环境压力更有利于幂律流体对称撞击式射流破碎;而喷孔直径与流体黏度的增大均不利于撞击式射流破碎.提出了预测幂律流体对称撞击射流破碎表面波长的破碎模型.
【文章来源】：内燃机学报. 2019,37(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
测试温度为25,℃流体流变特性
·78·内燃机学报第37卷第1期流速度进行拟合，从而得到不同喷孔的流量特性，结果如图3所示．图2试验系统示意Fig.2Schematicofexperimentalsetup在液体射流破碎领域，理想流体的伯努利方程如式(2)所示[12]，即压差与射流速度的平方呈正比．12lu=(2p/ρ)(2)式中：u为射流速度；p为喷射压力与环境压力的差值；lρ为流体密度．尽管幂律流体的黏度会随着压力的改变而变化，但压力与速度之间的关系仍能用幂函数形式进行表达．其拟合公式可表示为()Cu=Ap-B(3)式中：A、B和C均为常数，其拟合结果见表2．图3喷孔流量特性曲线Fig.3Flowcharacteristicscurvesofinjectors表2喷孔流量特性拟合参数Tab.2Flowcharacteristicsparametersofinjectors参数数值喷孔直径d/mm0.50.70.9A28.79554.96252.944B0.0990.1320.161C0.6480.8620.711为了更好地对幂律流体撞击式射流的破碎特征进行描述与分析，将试验数据量纲归一化，韦伯数We作为控制量．韦伯数公式为2ludWeρσ=(4)式中：d为喷孔直径；σ为表面张力系数．定容弹是自行设计的，结构见图4．一共设置有4个视窗，可以从不同角度观察喷雾的宏观特性．顶部安装有进气阀，可以连接高压氮气瓶进行充气，从而获得稳定的环境压力．该装置不仅可以研究喷雾的宏观形貌，还能与三维相位多普勒系统配合测量喷雾的微观特性．试验中使用日本Photron公司的SA1.1型高速摄像机，设定的拍摄频率为5,400幅/s，快门设定值为1/39,000,s．所有试验都是在环境温度为25,℃的条件下进行．图4定容弹结构示意Fig.4Schematicofconstantvolumebomb撞击射流喷嘴结构，如?
得到不同喷孔的流量特性，结果如图3所示．图2试验系统示意Fig.2Schematicofexperimentalsetup在液体射流破碎领域，理想流体的伯努利方程如式(2)所示[12]，即压差与射流速度的平方呈正比．12lu=(2p/ρ)(2)式中：u为射流速度；p为喷射压力与环境压力的差值；lρ为流体密度．尽管幂律流体的黏度会随着压力的改变而变化，但压力与速度之间的关系仍能用幂函数形式进行表达．其拟合公式可表示为()Cu=Ap-B(3)式中：A、B和C均为常数，其拟合结果见表2．图3喷孔流量特性曲线Fig.3Flowcharacteristicscurvesofinjectors表2喷孔流量特性拟合参数Tab.2Flowcharacteristicsparametersofinjectors参数数值喷孔直径d/mm0.50.70.9A28.79554.96252.944B0.0990.1320.161C0.6480.8620.711为了更好地对幂律流体撞击式射流的破碎特征进行描述与分析，将试验数据量纲归一化，韦伯数We作为控制量．韦伯数公式为2ludWeρσ=(4)式中：d为喷孔直径；σ为表面张力系数．定容弹是自行设计的，结构见图4．一共设置有4个视窗，可以从不同角度观察喷雾的宏观特性．顶部安装有进气阀，可以连接高压氮气瓶进行充气，从而获得稳定的环境压力．该装置不仅可以研究喷雾的宏观形貌，还能与三维相位多普勒系统配合测量喷雾的微观特性．试验中使用日本Photron公司的SA1.1型高速摄像机，设定的拍摄频率为5,400幅/s，快门设定值为1/39,000,s．所有试验都是在环境温度为25,℃的条件下进行．图4定容弹结构示意Fig.4Schematicofconstantvolumebomb撞击射流喷嘴结构，如图5所示，喷嘴为上、下两部分组合喷嘴，通过螺纹连接．?
【参考文献】：
期刊论文
[1]撞击式射流速度特性及液滴粒度特性的试验[J]. 伊吉明,白富强,常青,杜青. 内燃机学报. 2013(06)
本文编号：3328289
【文章来源】：内燃机学报. 2019,37(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
测试温度为25,℃流体流变特性
·78·内燃机学报第37卷第1期流速度进行拟合，从而得到不同喷孔的流量特性，结果如图3所示．图2试验系统示意Fig.2Schematicofexperimentalsetup在液体射流破碎领域，理想流体的伯努利方程如式(2)所示[12]，即压差与射流速度的平方呈正比．12lu=(2p/ρ)(2)式中：u为射流速度；p为喷射压力与环境压力的差值；lρ为流体密度．尽管幂律流体的黏度会随着压力的改变而变化，但压力与速度之间的关系仍能用幂函数形式进行表达．其拟合公式可表示为()Cu=Ap-B(3)式中：A、B和C均为常数，其拟合结果见表2．图3喷孔流量特性曲线Fig.3Flowcharacteristicscurvesofinjectors表2喷孔流量特性拟合参数Tab.2Flowcharacteristicsparametersofinjectors参数数值喷孔直径d/mm0.50.70.9A28.79554.96252.944B0.0990.1320.161C0.6480.8620.711为了更好地对幂律流体撞击式射流的破碎特征进行描述与分析，将试验数据量纲归一化，韦伯数We作为控制量．韦伯数公式为2ludWeρσ=(4)式中：d为喷孔直径；σ为表面张力系数．定容弹是自行设计的，结构见图4．一共设置有4个视窗，可以从不同角度观察喷雾的宏观特性．顶部安装有进气阀，可以连接高压氮气瓶进行充气，从而获得稳定的环境压力．该装置不仅可以研究喷雾的宏观形貌，还能与三维相位多普勒系统配合测量喷雾的微观特性．试验中使用日本Photron公司的SA1.1型高速摄像机，设定的拍摄频率为5,400幅/s，快门设定值为1/39,000,s．所有试验都是在环境温度为25,℃的条件下进行．图4定容弹结构示意Fig.4Schematicofconstantvolumebomb撞击射流喷嘴结构，如?
得到不同喷孔的流量特性，结果如图3所示．图2试验系统示意Fig.2Schematicofexperimentalsetup在液体射流破碎领域，理想流体的伯努利方程如式(2)所示[12]，即压差与射流速度的平方呈正比．12lu=(2p/ρ)(2)式中：u为射流速度；p为喷射压力与环境压力的差值；lρ为流体密度．尽管幂律流体的黏度会随着压力的改变而变化，但压力与速度之间的关系仍能用幂函数形式进行表达．其拟合公式可表示为()Cu=Ap-B(3)式中：A、B和C均为常数，其拟合结果见表2．图3喷孔流量特性曲线Fig.3Flowcharacteristicscurvesofinjectors表2喷孔流量特性拟合参数Tab.2Flowcharacteristicsparametersofinjectors参数数值喷孔直径d/mm0.50.70.9A28.79554.96252.944B0.0990.1320.161C0.6480.8620.711为了更好地对幂律流体撞击式射流的破碎特征进行描述与分析，将试验数据量纲归一化，韦伯数We作为控制量．韦伯数公式为2ludWeρσ=(4)式中：d为喷孔直径；σ为表面张力系数．定容弹是自行设计的，结构见图4．一共设置有4个视窗，可以从不同角度观察喷雾的宏观特性．顶部安装有进气阀，可以连接高压氮气瓶进行充气，从而获得稳定的环境压力．该装置不仅可以研究喷雾的宏观形貌，还能与三维相位多普勒系统配合测量喷雾的微观特性．试验中使用日本Photron公司的SA1.1型高速摄像机，设定的拍摄频率为5,400幅/s，快门设定值为1/39,000,s．所有试验都是在环境温度为25,℃的条件下进行．图4定容弹结构示意Fig.4Schematicofconstantvolumebomb撞击射流喷嘴结构，如图5所示，喷嘴为上、下两部分组合喷嘴，通过螺纹连接．?
【参考文献】：
期刊论文
[1]撞击式射流速度特性及液滴粒度特性的试验[J]. 伊吉明,白富强,常青,杜青. 内燃机学报. 2013(06)
本文编号：3328289
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