基于图像处理的掺水乳化柴油液滴蒸发特性研究

发布时间：2024-05-08 01:54

　　目前我国汽车市场仍以燃油车为主,并且燃油汽车的保有量仍将逐年增大,导致环境问题和能源问题日益严峻。出于减少传统能源消耗和污染物排放的考虑,新型替代燃料的研究愈加重要。乳化燃料具有特殊的微观结构,其蒸发过程中能够产生独特的微爆现象。这一现象对于促进缸内油气混合、优化缸内燃烧、减少燃油消耗率、减少氮氧化物和颗粒物排放都有着明显的促进作用。目前乳化燃料单液滴的研究大多集中在各种宏观因素对其蒸发规律和微爆现象的影响规律上,而乳化燃油微观结构对微爆现象影响规律的研究相对较少。因此,进行乳化燃油的微观结构研究,并研究这些微观结构对乳化燃油单液滴蒸发特性的影响,具有较强的理论意义和实践价值。为了准确地获取掺水乳化柴油的微观结构,本文首先开发了乳化柴油微观结构处理程序,用于统计光学显微镜观测拍摄得到的掺水乳化柴油图像中分散相的直径和位置。能自动分辨不同亮度、不同背景噪声下的分散相边界,并将该微观结构图像转化为只保留分散相信息的二值图像。从而可以进一步利用图形检测的方法提取二值图像中分散相的直径和位置等微观特征。随后,为了量化分析掺水乳化柴油液滴的蒸发特性,本文开发了液滴蒸发实验图像中主液滴区域识别和液...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.2乳化柴油微观结构实拍图

如何更高效地利用石油资源同样是替代燃料的研究重点。近年来，对生物柴油[6]，乙醇柴油[7]，汽油柴油[8]，乳化柴油[9]等的研究表明，燃用这些替代燃料可以使内燃机获得较优的热效率和排放水平。乳化柴油由于其存在的独特的“微爆”现象，一直以来被很多学者关注。乳化液是一种多相分散的混....

图1.3乳化燃油微爆现象示意图

使得后续的燃烧过程更加充分，从而在一定程度上提高燃烧放热率。掺水乳化柴油液滴内的水蒸气气泡冲破外层油膜，同时使液滴发生二次破碎产生更多细小液滴的现象被称作微爆（micro-explosion）。具体的乳化燃油微爆过程图像如图1.3所示。在定容燃烧弹内的喷雾燃烧过程中，乳化燃油....

图1.4掺水乳化柴油喷雾火焰示意图

被普遍认为能够降低柴油发动机的污染物排放（如碳烟颗粒等）水平[11]。掺水乳化柴油喷雾火焰示意图[11]如图1.4所示。同时，由于水具有较高的比热容和汽化潜热[12]，气缸内掺水乳化柴油雾化过程中，水的气化吸热能够降低气缸内的温度，从而使得气缸内的最高燃烧温度降低，对NOx的....

图1.5不同表面活性剂含量下掺水乳化柴油液滴的微观结构

在此研究中同时指出，含水量较高的掺水乳化柴油，其液滴在蒸发燃烧过程定性有明显上升的趋势。同一实验研究中，ValeriaCalifano等人使用磁力搅拌、水和乳化剂（表面活性剂）的混合液进行高速搅拌，在剪切力的作用下制特平均直径（SauterMeanDiameter，近似代....

本文编号：3967318