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文氏管对脉冲爆轰火箭发动机工作过程影响实验研究蒋弢;翁春生【摘要】为了研究文氏管对脉冲爆轰火箭发动机雾化混合和燃烧转爆轰过程的影响,对不安装文氏管和安装3种喉部半径(10 mm,20 mm,30 mm)文氏管的脉冲爆轰火箭发动机进行了实验研究。
实验结果表明：安装文氏管时,雾化混合效果更好；如果满足爆轰管内填充系数为1,应该选取喉部尺寸较小的文氏管来改善雾化混合效果；改善雾化混合效果有利于提高发动机的工作频率和爆轰波压力峰值。
%To study the venturi effect on the process of the atomization, mixing and deflagration to detonation transition( DDT) of pulse detonation rocket engine( PDRE) ,the experiment is carried out by installing venturis with three throat radius ( 10 mm, 20 mm, 30 mm ) and without venturi in PDRE. The experimental results show that the gasoline-air distribution performance of PDRE with venturis is better than that of PDRE without venturis. When PDRE is fully filled with air and gasoline,the venturi with the smaller throat radius can improve the effect of atomization and mixing. The working frequency and the detonation wave peak of PDRE can be increased by improving the effect of atomization and mixing.【期刊名称】《南京理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】6页(P241-245,251)【关键词】脉冲爆轰火箭发动机;文氏管;雾化混合;两相爆轰;燃烧转爆轰【作者】蒋弢;翁春生【作者单位】南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，江苏南京210094;南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】V235.22脉冲爆轰火箭发动机(Pulse detonation rocket engine,PDRE)是一种利用脉冲式爆轰波产生高温高压燃气来获得推力的新概念推进系统。
喷嘴角度对直射式空气雾化喷嘴雾化特性的影响
高非凡
【期刊名称】《中国科技信息》
【年(卷),期】2024()12
【摘要】航空发动机燃烧室是将化学能转化为热能的主要场所,对发动机的正常工作起着至关重要的作用,喷嘴雾化特性会直接影响燃烧室燃烧效率、火焰稳定、出口温度分布和污染物排放等,因此喷嘴雾化性能的好坏对发动机的工作可靠性、性能以及使用寿命有很大影响。
直射式喷嘴结构简单,在大工况下具有良好的雾化效果,空气雾化喷嘴能够增强雾化效果,使得液雾均匀,能耗较低。
因此研究流动参数对直射式空气雾化喷嘴雾化特性的影响对提升燃烧室的燃烧性能,降低污染排放具有重要意义。
【总页数】4页(P53-56)
【作者】高非凡
【作者单位】中国飞行试验研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TK4
【相关文献】
1.直射式喷嘴垂直跨流喷射的雾化特性试验研究
2.出口直径对内混式空气雾化喷嘴雾化特性及降尘性能的影响
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4.同向风速
对内混式空气雾化喷嘴雾化特性的影响研究5.横向加热气流中直射式喷嘴侧喷雾化特性研究
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喷雾器喷嘴出口喷流流场特性的实验研究章敏;张召明;陈尹【摘要】通过定性定量实验手段研究了以水为单介质流体的某农用喷雾器喷嘴出口流场.首先采用单反相机常规拍摄方法,记录了喷雾压力在50～4000 Pa范围内的喷嘴出口流场,发现了随着喷雾压力增大,喷嘴出口射流的形状经历了形成液泡到液泡破裂的过程,以及射流发展及最终稳定过程.然后通过PIV测速技术对喷雾压力在1000～4000 Pa范围内的喷嘴出口流场进行了定量测量实验研究,获得了在纵向截面上,喷嘴出口速度随喷雾压力增大而增大,且在中心线上的速度随着离喷口距离的增加均呈现振荡衰减的变化规律.在同一位置横向截面上,随着喷雾压力的增加,旋流强度越强,流速越大;而在同一喷雾压力下,离喷嘴出口距离越近的横截面处旋流强度越大,流速也越大.本文实验研究结果验证了PIV测速技术可以用于水雾滴的速度场测量.【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2019(051)004【总页数】10页(P493-502)【关键词】农用喷雾器;喷雾流场;PIV测速;流场观察【作者】章敏;张召明;陈尹【作者单位】南京航空航天大学航空学院,南京,210016;南京航空航天大学航空学院,南京,210016;南京航空航天大学航空学院,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】V211.7液体雾化是能源动力、化工、农业和环境工程中一个广泛性的流体力学课题，在燃油燃烧器、结冰风洞水雾化、农作物的喷淋、杀虫剂的喷洒、烟气脱硫中都有广泛应用。
农用喷雾器喷嘴是实现液体雾化的装置，其喷雾流场对喷雾器喷雾效率、效果均有重要作用，其工作原理是将流体的压力能转换为流体的动能，并在喷嘴出口处形成锥体状的雾滴群，并在与空气相互作用下，形成液滴进一步雾化。
Lefebvre[1]和金如山等[2]采用激光散射技术测量了液滴平均直径。
Hebrard等[3]和顾洪斌[4]采用激光多普勒分析仪(PDA)对模型燃烧室内喷雾流场中喷嘴出口处的轴向、径向、切向速度等进行了测量。
车用直喷汽油机喷雾特性研究朱敏思;熊锐;杜锡涛;曾繁武【摘要】利用高速摄影在定容弹内对缸内直喷汽油机多孔喷油器进行喷雾特性试验研究,揭示了直喷高速液体射流的喷雾特性(贯穿距、喷雾锥角)与无量纲数(韦伯数、雷诺数及气液密度比)之间的关系.结果表明,韦伯数和气液密度比对喷雾宏观特性有显著的影响,雷诺数对喷雾特性的影响不明显.%A constant volume container and high-speed photographic technology were utilized to study the spray characteristics of multi-hole injector for gasoline direct injection engine in order to reveal the relationship between spray characteristics such as spray penetration and spray cone angle of high speed liquid jet flow and dimensionless coefficients such as Weber number,Reynolds number and air-to-liquid density ratio.The results show that Weber number and gas-liquid density ratio have a significant impact on the macroscopic characteristics of spray.The influence of Reynolds number on spray characteristics is unobvious.【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】5页(P38-41,48)【关键词】喷雾特性;韦伯数;雷诺数;气液密度比【作者】朱敏思;熊锐;杜锡涛;曾繁武【作者单位】广东工业大学机电工程学院,广东广州 510006;广东工业大学机电工程学院,广东广州 510006;广东工业大学机电工程学院,广东广州 510006;广东工业大学机电工程学院,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TK413.8缸内直喷汽油机(GDI)相比于传统的进气道喷射汽油机具有燃油经济性好、污染物排放低等方面的优势，随着国家排放法规不断升级以及政府对车企平均燃油消耗量的限制，缸内直喷汽油机逐渐得到关注和使用。
第12卷 第4期航空动力学报V o l112N o14 1997年10月Journa l of Aerospace Power O ct. 1997直射式喷嘴喷雾特性的实验研究3北京航空航天大学 徐 行33 郭志辉 边寿华【摘要】 用二维激光测速测粒仪,对直射式喷嘴在横向气流中所形成喷雾的粒度、平均和脉动速度,以及浓度进行了测量。
研究了喷雾的结构,气流速度以及喷射方向对喷雾特性的影响,不同直径的粒子在横向的扩散。
为两相流模型的研究以及数值计算结果的验证提供实验数据。
主题词: 激光测速仪 雾化 喷嘴 测量 分类号: V231121 引 言 直射喷嘴主要用在航空发动机加力燃烧室中。
喷嘴的雾化和所形成的燃油浓度分布对燃烧室的性能有重大的影响。
杨茂林[1]用燃气分析的方法,测量了直射喷嘴后的燃油浓度分布。
该方法只能测量总体的浓度,不能测量粒子大小和速度。
金如山[2],Jasu ja A K[3]用马尔文测雾仪测量了直射喷嘴的穿透和下游的粒度分布。
该方法只能测量光束内平均的粒度,也不能测量粒子速度。
本文采用二维激光测速测粒仪,可同时测量空间一点上粒子的粒度、速度和浓度。
通过扫描可获得整个喷雾场的详细结构。
一方面,对喷雾场有更深入全面的了解,研究喷雾的规律。
另一方面,为发展初始雾化模型和验证喷雾两相流的数值计算结果提供实验数据。
2 实验装置和测量方法 空气由压缩机供给,通过稳压箱进入实验段。
在实验段前端安装整流板保证气流均匀。
整流板后安装皮托管测气流速度。
在实验段上开窗口,以便激光穿过进行测量。
喷嘴安装在窗口内合适的位置上。
实验段的横截面为:150mm×300mm。
测量采用二维PDA。
PDA发射镜头的焦距为:f=600mm。
接收镜头的焦距为:f=500 mm。
测量粒度采用二次折射方式。
测速精度为1%,测粒精度为4%,浓速测量精度为30%。
每个点测量5000个粒子,然后进行统计平均得到粒子的粒度、速度和浓度[4]。
新型空气雾化喷嘴雾化特性实验研究徐士虎;马义【摘要】通过对含导流芯式新型空气雾化喷嘴雾化特性的实验研究,结果表明,喷嘴的有效射程、最大射程和雾化角都随气压和水压的增大而增大,水压和气压越大,雾化效果越好;雾滴粒径和气压成反比关系,另外雾滴粒径随着水压的升高先增大后减小,高水压高气压时喷嘴产生雾滴的粒径更小,对矿尘的捕集效果更好.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2019(028)008【总页数】4页(P11-12,76,94)【关键词】喷嘴;雾化效果;雾滴粒径【作者】徐士虎;马义【作者单位】枣庄市煤炭安全行政执法支队,山东枣庄 277000;枣庄市泉兴集团金庄煤矿,山东枣庄 277000【正文语种】中文【中图分类】V216.11随着煤矿产量的不断增加和机械化程度的不断提高，矿尘的产生量也日益增加。
矿井粉尘具有很大的危害：首先，某些矿尘具有爆炸性，其次，如果人长期在高浓度粉尘的环境中作业，容易患职业病，严重影响工人的身体健康[1]。
另外，粉尘能够加快机械磨损和腐蚀，降低巷道能见度，降低作业效率，甚至导致伤亡事故，造成经济损失，存在巨大的安全事故隐患[2]。
尽管大部分矿井已经认识到了粉尘的威胁，采取了一些积极有效的措施防治粉尘，例如，通过煤层注水、巷道冲刷、通风除尘和净化风流等；但是，这些方法受当前理论技术水平及巷道状况限制，效率较低，仍不能彻底消除粉尘的危害。
因此，为了有效降低我国煤矿粉尘危害，进一步控制尘源。
本文基于新型空气雾化喷嘴的雾化特性试验，研究空气雾化后对降尘的作用原理及影响因素，进而提出达到喷雾降尘最佳效果的外在条件，为新型空气雾化的实施、优化以及现场应用提供参考依据。
1 实验装置实验装置主要包括气泵、水箱和喷嘴等。
水箱的最大储水量为2.75 m3，水从水箱底部的管路被抽出。
因为实验需要不断变化水压，在水箱旁边设置气泵。
另外，进行空气雾化喷嘴雾化实验时需要提供空气，所以实验室也采购了空气压缩机。
第12卷 第4期航空动力学报Vol.12No.4 1997年10月Journal of Aerospace Power Oct. 1997直射式喷嘴喷雾特性的实验研究*北京航空航天大学 徐 行** 郭志辉 边寿华【摘要】 用二维激光测速测粒仪,对直射式喷嘴在横向气流中所形成喷雾的粒度、平均和脉动速度,以及浓度进行了测量。
研究了喷雾的结构,气流速度以及喷射方向对喷雾特性的影响,不同直径的粒子在横向的扩散。
为两相流模型的研究以及数值计算结果的验证提供实验数据。
主题词: 激光测速仪 雾化 喷嘴 测量 分类号: V231.21 引 言 直射喷嘴主要用在航空发动机加力燃烧室中。
喷嘴的雾化和所形成的燃油浓度分布对燃烧室的性能有重大的影响。
杨茂林[1]用燃气分析的方法,测量了直射喷嘴后的燃油浓度分布。
该方法只能测量总体的浓度,不能测量粒子大小和速度。
金如山[2],Jasuja A K[3]用马尔文测雾仪测量了直射喷嘴的穿透和下游的粒度分布。
该方法只能测量光束内平均的粒度,也不能测量粒子速度。
本文采用二维激光测速测粒仪,可同时测量空间一点上粒子的粒度、速度和浓度。
通过扫描可获得整个喷雾场的详细结构。
一方面,对喷雾场有更深入全面的了解,研究喷雾的规律。
另一方面,为发展初始雾化模型和验证喷雾两相流的数值计算结果提供实验数据。
2 实验装置和测量方法 空气由压缩机供给,通过稳压箱进入实验段。
在实验段前端安装整流板保证气流均匀。
整流板后安装皮托管测气流速度。
在实验段上开窗口,以便激光穿过进行测量。
喷嘴安装在窗口内合适的位置上。
实验段的横截面为:150mm×300mm。
测量采用二维PDA。
PDA发射镜头的焦距为:f=600mm。
接收镜头的焦距为:f=500 mm。
测量粒度采用二次折射方式。
测速精度为1%,测粒精度为4%,浓速测量精度为30%。
每个点测量5000个粒子,然后进行统计平均得到粒子的粒度、速度和浓度[4]。
测量截面为沿气流方向距喷嘴x=10,20,40,60,80,120m m的横截面。
在横截面上沿两个方向扫描。
气流的速度由测量粒子发生器产生的小于5L m的粒子的速度代替。
为了研究气流速度和喷射方向对喷雾的影响,实验选用了V g=65,55和45m/s3种不同的气流速度,以及与气流方向成H=45°,90°和135°3种不同的喷射方向。
实验中用水代替燃油。
喷孔直径为0.4m m。
喷射压力为P w=0.6MPa和P w=0.8MPa。
1997年2月收稿;1997年4月收到修改稿。
*本文系航空科学基金资助项目,编号:93C51193**男 37 博士 副教授 北京航空航天大学热动力研究所 1000833 实验结果及分析 选用V g =65m /s ,H =90°,P w =0.6M Pa 的喷雾为例说明喷雾的结构。
粒子平均直径S MD 的分布。
如图1所示(1～6图,图中符号X 值相同),粒子的S MD 沿喷射方向逐渐增加。
这是因为初始雾化后,大粒子的惯性大,穿透深度大,沿Y 方向大粒子增加,故粒子的S MD 沿Y 方向增大。
沿流动方向喷雾在Y 方向扩展,粒子SM D 变化的趋势不变,变化率减小。
最小直径不变,最大直径由于喷雾的扩散而增大。
在相同的Y 位置上,粒子的SM D 随X的增大而减小。
图1 不同截面SM D 沿Y 的分布图2 不同截面通量沿Y 的分布图3 不同截面U 沿Y 的分布粒子通量的分布。
如图2所示,沿X 方向粒子的最大浓度值向Y 方向移动,喷雾的宽度不断扩展。
在X =10m m 的截面,由于喷雾的浓度大,粒子的速度与激光束有较大的角度,浓度测量的误差较大。
由各截面喷雾的通量分布可以看出喷雾的穿透深度。
图4 不同截面V 沿Y 的分布图5 不同截面U R MS 沿Y 的分布图6 不同截面V RM S 沿Y 的分布粒子平均速度的分布。
粒子在X 方向的分速度U 的分布如图3所示。
沿Y 方向U 逐渐减小,近似线性分布。
粒子在Y 方向的分速度V 的分布如图4所示。
沿Y 方向V 逐渐增大,也近似线性分布。
这一现象是由于粒子SM D 的分布决定的。
沿Y 方向,粒子的直径增加,粒子的惯性增大。
一方面,大粒子对气流的跟随性差,使得大粒子的U 速度低。
另一方面,大粒子的惯性大,在Y 方向速度衰减的慢,使得V 速度大。
随着X 的增加,U 速度逐渐趋近于气流速度,V 速度逐渐趋近于零。
粒子的脉动速度分布。
如图5和图6所示。
粒子的脉动速度随Y 的增加而减小。
各截面上的脉动速度近似相同。
这一现象同平均速度分布一样,也是由粒子的S MD 的分布决定的。
粒子的直径越大,其跟随性就越差,脉动速度就越小。
实验中我们测量了气流速度的脉动,在V g=65m /s 时,气流的脉动均方根值为:u ′2g =12m /s ,v ′2g =4m /s 。
气流在两个方向上的脉动均方值是不同的。
主流方向上的脉动速度大于与其垂直方向上的脉动速度。
反映在粒342航空动力学报第 12 卷子上,两个方向的脉动均方值也不相同。
喷射方向对喷雾的影响。
不同方向喷射时的S MD 、Flux 、U 速度的比较如图7-9所示。
在距喷嘴X =60mm 的截面上,侧顺喷(H =45°)的喷雾扩展的很小,粒子的S MD 最大。
侧喷(H =90°)和侧逆喷(H =135°)的喷雾的SM D 和U 速度的分布几乎相同,扩展较宽。
图7 不同喷射方向S M D 沿Y 的分布 图8 不同喷射方向通量沿Y 的分布 图9 不同喷射方向U 沿Y 的分布喷雾横向扩展的情况。
图10分别为侧喷、气流速度为V g =45m/s 时,在X =60的测量截面上,3个不同的Y 处喷雾沿Z 方向的SMD 、U 和V 速度分布。
SM D 在喷雾的边缘比在中心大。
说明在Z 方向,大粒子扩散的较宽。
而U 和V 速度分布沿Z方向基本不变。
图10 不同Y 位置S M D ,U 和V 沿Z 的分布不同直径粒子在Y 方向的扩散。
为了能使实验数据和数值计算结果相比较。
选取了15～30L m 、60～75L m 和105～120L m 3种不同尺寸组的粒子,分析了在不同的测量截面上,沿Y 方向的扩散情况和速度分布。
图11显示了粒子的运动和扩散过程。
直径为15～30L m 的粒子的分布沿X 方向基本不变。
直径为60～75L m 和105～120L m 的粒子,沿X 方向,其最大图11 X =10,40和80mm 截面通量分布浓度的位置沿Y 方向移动。
而其分布宽度逐渐增加。
通量相对于最大浓度的位置呈对称分布。
这两组的扩散宽度基本相同。
比第一组要宽。
343第 4 期航空发动机飞行载荷实时雨流计数*图12 X =10,40和80mm 截面U 分布图12显示了粒子的速度分布。
直径为15～30L m 的粒子的跟随性好,所以其U 速度最大,接近气流速度。
在X =20mm 以后的截面上,在其扩散宽度内,速度分布均匀。
在其扩散宽度的上边缘,U 速度减小,与大粒子的速度接近,说明这些小粒子是由于大粒子二次雾化产生的。
直径为60～75L m 和直径为105～120L m 的粒子在X =10mm 的截面上有很大的速度差。
这是由于喷雾的初始雾化造成的,雾化有一个初始段,相同直径的粒子有不同的初始位置和不同的初始速度。
如果一出喷口就雾化,并以相同的速度喷出,则粒子的速度应是均匀的。
图13 Y =18,36和54mm 位置通量分布不同直径粒子在Z 方向的扩散。
本文选取不同直径的粒子在X =40截面,Y =18,36和54mm 3个不同位置上,沿Z 方向的通量分布。
如图13所示。
相同直径的粒子在不同的Y 位置上,有不同的分布。
随着Y 的减小,通量的分布由单峰分布变成了双峰分布。
在整个截面上同一直径粒子的通量分布呈月牙形。
这是喷雾与气流相互作用的结果。
结论 对直射式喷嘴在横向气流中产生的喷雾进行了测量。
得到了粒子粒度,速度和浓度在空间分布的精确的数值,粒子的湍流特性,以及不同直径粒子的运动和扩散的规律。
研究了喷射方向对喷雾的影响。
为两相流模型的研究以及数值计算结果的验证提供实验数据。
参 考 文 献1 王俭,顾善建,杨茂林,肖惟慧.直射式喷嘴跨流喷射的雾化特性实验研究.航空学报,1990,11(4):2 朱俊勇,王庚,张岩,金如山.均匀及非均匀横向气流中直射式喷嘴雾化的实验研究.中国工程热物理学会燃烧学术会议,19863 Huss ein G A ,J as uja A K,et al.Penetr ation and Break -u p Behaviour of a Dis crete L iqu id J et in A Flow ing Air stream-A Fu rth er Study.AS M E 83-GT -1704 SIZEw areTM U ser 's Guide DANT EC M easurement T echnology,1992(责任编辑 杨再荣)344航空动力学报第 12 卷第12卷 第4期航空动力学报 Vol.12No.4 1997年10月Journal of Aerospace Power Oct.1997FULL-LENGTH PAPERSRECUPERATION OF TURBOFAN ENGINEAND ITS THERMODYNAMIC ANALYSISCai Ruixian,Zhang Shizheng,Wang Xu(Institute of Engineering Thermophysics,Academia Sinica,Beij ing 100080) ABSTRACT A no vel method fo r modifying a turbo fan aeroeng ine into a land-base tur boshaft engine w as proposed by late Prof.C.H.Wu.In this case,the exhaust o f hot co re flo w is used to recuperate the bypass flow,therefore,it is no t necessary to redesign the low pressure co mpressor(fan)and the low pressure turbine.A co mprehensive thermody-nam ic analysis is g iv en to study the applicable rang e and results of this pr opo sal.It is found that such mo dification is suitable for the tur bofan engines w ith bypass ratio approx im ately e-qual to1.The optimum total pressure ratio for efficiency is r ather low and approx im ate to the optim um pressure ratio o f pure gas turbine for specific output.T he obtainable sy stem effi-ciency and pow er can be higher than the co nventio nal mo dification metho d(cutting the top o f fan blade)fo r about10%r elatively.Key Words Turbofan engines T herm odynam ic cycles Heat reg ener ation systems AN EXPERIMENTAL STUDY ON SPRAYSOF A LIQUID JET IN A CROSS AIR STREAMXu Hang,Guo Zhihui,Bian Shouhua(4th Dept.Beij ing University o f Aeronautics and Astronautics,Beij ing 100083) ABSTRACT T he atomization character istics o f a liquid jet injected into a high velocity cross air str eam have been studied ex perimentally.The distributions o f SM D,veloci-ty and concentration o f liquid dro plets w ere measured with tw o dimensio nal PDA.T he m ain co nclusions have been draw n fr om the expermental investigation as fo llow s:(1)In all m ea-sured sections along the direction o f injection,the SMD and the velocity component perpen-dicular to air stream decrease,whereas the velocity com ponent par allel to air stream increase.(2)Along the traverse dir ectio n,SMD in periphery of spray is larger than that in its center.(3)Droplet penetration increases w ith an incr ease in diameter of dro plet.Crescent concentra-tio n of droplets w ith identical diam eter can be observ ed due to the interaction betw een liquid jet and the cro ss air stream.Key Words Atomizing Nozzles Laser specdom eters measurements Afterburners。
