纳米流体燃料液滴的形成与脱落特性研究
发布时间：2024-12-11 03:25
近年来,纳米流体燃料作为一种新型的高含能燃料逐渐受到关注,其具有优良的传热、传质和光学特性、高的燃烧热值、以及良好的储运性能,因此在内燃机、液体火箭发动机和航空发动机等动力装置中具有巨大的应用潜力。但在这些动力装置中纳米流体燃料的基本燃烧模式均为液滴燃烧,因此纳米流体燃料液滴的形成和脱落是其燃烧特性研究的重要前提之一。相对于基液燃料,纳米流体燃料物性参数发生了较大的改变,其中粘性、密度、表面张力的改变显著影响形成液滴的尺寸、形状和液滴脱落时间、颈部尺寸、表面波参数及“卫星”液滴尺寸和数量等。本文以纳米铝-乙醇、纳米铝-柴油纳米流体燃料为研究对象,针对纳米流体燃料液滴形成和脱落中的基本问题进行研究。搭建基于压力推动毛细管末端液滴形成与脱落特性研究的实验装置系统,通过微泵精确控制纳米流体燃料的流量,采用合适的光源对液滴进行照明,采用高速摄像仪拍摄液滴形成和脱落的过程,通过数字图像采集、分析与处理,提取特征参数并进行统计分析。在自然对流作用下,液滴形成和脱落的典型过程包括球冠、半球和保龄球状的增长,颈部液桥形成、拉伸和多次断裂,以及底部主液滴下落、中部“卫星”液滴形成和上端流体收缩等。液滴形成...
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 纳米流体
1.1.1 纳米流体的能量传递
1.1.1.1 纳米流体的导热特性
1.1.1.2 纳米流体的对流与换热特性
1.1.1.3 纳米流体的光学特性
1.2 纳米流体的能量储存特性
1.3 纳米流体燃料
1.3.1 纳米流体燃料的燃烧特性
1.3.2 纳米流体燃料液滴分散特性
1.4 本文的主要研究内容
2 纳米流体燃料液滴的形成及脱落机理
2.1 引言
2.2 液滴形成和脱落过程
2.2.1 滴状
2.2.2 过渡态
2.2.3 射流
2.3 液滴形成和脱落模型
2.3.1 低速圆柱液体破碎的线性稳定性理论
2.3.2 液滴形成与脱落的控制方程
2.4 纳米流体燃料的重要物性参数
2.4.1 导热系数
2.4.1.1 纳米粒子改变基础液体结构
2.4.1.2 纳米粒子微运动强化导热系数的作用
2.4.2 粘性系数
2.4.3 密度
2.5 纳米流体燃料的稳定性分析
2.5.1 热力学因素
2.5.2 动力学因素
2.6 纳米流体燃料改性方法
2.6.1 化学处理方法
2.6.1.1 添加表面活性剂
2.6.1.2 改变PH值
2.6.1.3 纳米粒子的表面改性
2.6.2 物理处理方法
2.6.2.1 超声波处理
2.6.2.2 均质化处理
2.7 本章小结
3 纳米流体燃料的制备及物性参数测试
3.1 引言
3.2 纳米流体制备方法
3.3 纳米流体燃料的制备
3.3.1 纳米铝燃料颗粒
3.3.2 乙醇和柴油基液燃料
3.4 含铝纳米流体燃料的制备
3.5 纳米流体燃料的物性参数
3.5.1 密度
3.5.2 纳米流体燃料的表面张力
3.6 本章小结
4 纳米流体燃料液滴的形成和脱落实验系统装置
4.1 引言
4.2 实验系统装置
4.2.1 实验方法及实验系统装置
4.2.2 液滴发生系统
4.2.3 背光光源照明系统
4.2.4 图像采集和处理系统
4.3 本章小结
5 乙醇-铝纳米流体燃料液滴的形成和脱落实验研究
5.1 引言
5.2 纳米流体燃料液滴的形成和脱落过程
5.2.1 滴状液滴缩颈和脱落
5.2.2 回润现象
5.2.3 过渡态
5.2.4 射流
5.3 流体流动速度对液滴形成和脱落的影响
5.4 粒子载荷率对液滴形成和脱落的影响
5.5 毛细管管径对液滴形成和脱落的影响
5.6 本章小结
6 柴油-铝纳米流体燃料液滴的形成和脱落实验研究
6.1 引言
6.2 液滴形成过程
6.2.1 基液对纳米流体液滴形成与脱落的影响
6.2.2 由单颗液滴形成到射流初现的渐变过程
6.2.3 低速相邻液滴融合
6.3 毛细管管径对液滴形成和脱落的影响
6.4 纳米铝颗粒对柴油基液液滴形成与脱落的影响
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 文结论
7.2 创新点
7.3 课题展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：4016108
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 纳米流体
1.1.1 纳米流体的能量传递
1.1.1.1 纳米流体的导热特性
1.1.1.2 纳米流体的对流与换热特性
1.1.1.3 纳米流体的光学特性
1.2 纳米流体的能量储存特性
1.3 纳米流体燃料
1.3.1 纳米流体燃料的燃烧特性
1.3.2 纳米流体燃料液滴分散特性
1.4 本文的主要研究内容
2 纳米流体燃料液滴的形成及脱落机理
2.1 引言
2.2 液滴形成和脱落过程
2.2.1 滴状
2.2.2 过渡态
2.2.3 射流
2.3 液滴形成和脱落模型
2.3.1 低速圆柱液体破碎的线性稳定性理论
2.3.2 液滴形成与脱落的控制方程
2.4 纳米流体燃料的重要物性参数
2.4.1 导热系数
2.4.1.1 纳米粒子改变基础液体结构
2.4.1.2 纳米粒子微运动强化导热系数的作用
2.4.2 粘性系数
2.4.3 密度
2.5 纳米流体燃料的稳定性分析
2.5.1 热力学因素
2.5.2 动力学因素
2.6 纳米流体燃料改性方法
2.6.1 化学处理方法
2.6.1.1 添加表面活性剂
2.6.1.2 改变PH值
2.6.1.3 纳米粒子的表面改性
2.6.2 物理处理方法
2.6.2.1 超声波处理
2.6.2.2 均质化处理
2.7 本章小结
3 纳米流体燃料的制备及物性参数测试
3.1 引言
3.2 纳米流体制备方法
3.3 纳米流体燃料的制备
3.3.1 纳米铝燃料颗粒
3.3.2 乙醇和柴油基液燃料
3.4 含铝纳米流体燃料的制备
3.5 纳米流体燃料的物性参数
3.5.1 密度
3.5.2 纳米流体燃料的表面张力
3.6 本章小结
4 纳米流体燃料液滴的形成和脱落实验系统装置
4.1 引言
4.2 实验系统装置
4.2.1 实验方法及实验系统装置
4.2.2 液滴发生系统
4.2.3 背光光源照明系统
4.2.4 图像采集和处理系统
4.3 本章小结
5 乙醇-铝纳米流体燃料液滴的形成和脱落实验研究
5.1 引言
5.2 纳米流体燃料液滴的形成和脱落过程
5.2.1 滴状液滴缩颈和脱落
5.2.2 回润现象
5.2.3 过渡态
5.2.4 射流
5.3 流体流动速度对液滴形成和脱落的影响
5.4 粒子载荷率对液滴形成和脱落的影响
5.5 毛细管管径对液滴形成和脱落的影响
5.6 本章小结
6 柴油-铝纳米流体燃料液滴的形成和脱落实验研究
6.1 引言
6.2 液滴形成过程
6.2.1 基液对纳米流体液滴形成与脱落的影响
6.2.2 由单颗液滴形成到射流初现的渐变过程
6.2.3 低速相邻液滴融合
6.3 毛细管管径对液滴形成和脱落的影响
6.4 纳米铝颗粒对柴油基液液滴形成与脱落的影响
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 文结论
7.2 创新点
7.3 课题展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：4016108
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