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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
3.直射式双旋流空气雾化喷嘴的雾化效果
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。
喷嘴不同喷雾方式及其应用与喷嘴排布1、喷嘴流量公式的分析1)流量及锥角均偏小，可研磨加大喷口直径dc，此时的流量系数u降低，a值增大，流量仍然显著增大。
这足由于喷口面积Fc=πr2增大的作用超过u减小的作用(喷口阻力减小)。
dc 增大时，旋流增强，a增大。
2)流量偏小，锥角偏大，可增大切向槽(孔)尺寸，几何特性A减小，进入旋流室的人口速度减小，中心气体旋涡半径减小，有效喷出环形面积增大、qv增加，旋流减弱，a减小。
3)锥角偏小，可研磨喷口端面，以缩短喷口长度Le。
减小Le将使喷口阻力减小，有利于a明显增大.Le太小会恶化雾化质量。
4)喷嘴的燃油分布的不均匀度与许多因素有关，并且主要受喷嘴零件加工质量的影响，将在后面再作说明以上性能调整一般原则也可以作为设计计算中参数调整的指导性条款。
1、喷雾方式及其应用目前欧美国家的多家喷嘴专业生产公司为锅炉生产燃油燃烧器上的喷嘴，基本上都是带旋流锥的单油路压力雾化喷嘴，并且可以提供不同喷雾方式的喷嘴，各个公司以不同代号加以区分，按欧洲标准分为五种(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)，非欧洲标准分为三种(实心S，空心H，半实心B)。
所谓喷雾方式就是垂直喷雾锥的截面上燃燃油分布不同，大体上可以区分为空心及超空心)、半空心、实心(或称弥散型)等。
不同喷雾方式与供油量、喷雾锥角要求有关，有的与点火、燃烧噪音及污染性能有关。
一般空心喷雾的火焰短，实心的火焰长。
上述不同喷雾方武的形成，主要是在旋流锥与喷孔之问采取了不同结构措施：有的是在旋流锥出口端加装一个不同结构尺寸的孔板(含旋流室与喷口)；有的是在旋流锥出口端的内凹圆孔的尺寸不同等。
具体结构尺寸很难经理论计算确定，而是通过反复试验后才可以确定。
另外喷雾方式也随流量(或油压)变化，当流量增大，喷雾锥的空心度也增大。
总之，通过改变燃油进人旋流室的切向和径阳分速的关系，以实现不同喷雾方式。
上述多种喷雾方式实际上可分为空心和实心锥两大类。
除此之外，还有一种扇形喷雾方式，即喷雾呈大张角扇片式展开，因此也称为扇片式喷嘴。
第21卷第5期2006年10月航空动力学报Journal of Aerospace PowerVol.21No.5Oct.2006文章编号:1000-8055(2006)05-0805-05直射式双旋流空气雾化喷嘴的雾化效果张 弛,张荣伟,徐国强,林宇震(北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力重点实验室,北京100083)摘 要:介绍了一种直射式供油的双旋流空气雾化喷嘴的喷雾性能。
该双旋流器采用旋向相反的径向开孔式设计,在常温常压下进行喷雾试验,研究了不同空气压力降和气液比工况下液雾的索太尔平均直径(S M D )及分布指数。
试验中雾化液体为航空煤油,采用马尔文激光测雾仪测量喷嘴端面下游50mm 处的液雾分布。
研究结果表明:随着气液比的增加,SM D 减小,分布指数也减小,并且存在一个关键气液比,在超过关键气液比的工况下,液雾的SM D 及分布指数变化很小。
关 键 词:航空、航天推进系统;航空发动机;燃烧室;直射式喷嘴;双旋流器空气雾化喷嘴;索太尔平均直径(SM D);分布指数中图分类号:V 231 2 文献标识码:A收稿日期:2005-08-04;修订日期:2006-04-18作者简介:张弛,(1979-),男,四川成都人,北京航空航天大学能源与动力工程学院博士生,主要从事航空发动机燃烧及传热传质研究.Experimental investigation on atomization of an air -blastatomizer with plain -orifice nozzle and dua-l swirl cupZHANG Chi,ZHANG Rong -w ei,XU Guo -qiang,LIN Yu -zhen(National Key Laboratory on Aero -engines,School of Jet Propulsion,Beijing Univer sity o f Aeronautics and Astronautics,Beijing 100083,China)Abstract:An air -blast ato mizer co nsisting of a plain orifice no zzle and dual counter -rota -ting radial sw irlers w as ex perimentally investig ated to o btain sauter mean diam eter (SM D)and Rosin -Rammler distributio n parameter at different pr essure drops and air -fuel r atios.The mean diam eter and distr ibution par am eter of fuel spray w ere m easured by M arlven part-i cle size analyzer.The experimental results show that the SMD and distribution parameter of fuel spray decrease w ith increasing air pressure drop and air -fuel ratio,and a critical air -fuel ratio occurs in the transitional process,w hen the actual air -fuel ratio ex ceeds the critical ,the SMD and the dis -tribution parameter change little w ith changing air pressure drop and air -fuel ratioKey words:aero space pr opulsio n sy stem ;aircraft engine;combustor;plain -or ifice noz -zle;swir l cup;air -blast ato mizer;sauter m ean diameter (SM D);distribu -tion parameter随着对当今航空燃气轮机整体性能要求的提高,针对其燃烧系统,需要有更高的燃烧效率、更航 空 动 力 学 报第21卷低的污染排放、更宽的稳定工作范围以及更合理的出口温度分布,对先进航空发动机燃烧室中的燃油喷嘴雾化质量也提出了更高的要求。
直喷汽油机喷油器喷雾特性检测系统的开发朱均超;谢俊武;张宝峰【摘要】The spray characteristic is an important indicator to judge the performance of the gasoline direct injectors and has great significance to detecting it.But now there is still lack of a detection system to measure the spray characteristics of gasoline direct injectors in China.In this paper,with high-speed cameras and laser particle size analyzer together to measure the spray characteristics of gasoline direct injectors according to international standards and developed a detection system.The system can detect the spray characteristics of gasoline direct iujectors more comprehensive and accurate.For each parameter to be detected like SOF,the spray penetration,spray angle and particle size distribution,it can be more simple and accurate than other method.%喷雾特性是评判直喷式汽油机喷油器性能的重要指标,对其检测意义重大.但是目前国内仍缺乏对喷雾特性进行全面、精确检测的系统.本文根据国内外标准采用高速相机结合激光粒度分析仪共同测试直喷式喷油器喷雾特性的方案,开发了直喷汽油机喷油器喷雾特性检测系统.通过多次试验验证,该系统可更为全面、精确地检测直喷汽油机喷油器的喷雾特性.对于需要检测的各个参数:如喷油器开启时间、喷雾贯穿距离、喷雾角以及粒径分布等,较其他方法更为简便,准确.【期刊名称】《天津理工大学学报》【年(卷),期】2017(033)003【总页数】5页(P30-34)【关键词】直喷式喷油器;喷雾特性;检测系统【作者】朱均超;谢俊武;张宝峰【作者单位】天津理工大学自动化学院天津市复杂控制理论与应用重点实验室,天津300384;天津理工大学自动化学院天津市复杂控制理论与应用重点实验室,天津300384;天津理工大学自动化学院天津市复杂控制理论与应用重点实验室,天津300384【正文语种】中文【中图分类】TP274.2随着国内外环境、能源问题的日益严重，国家对汽车的性能也提出了更高的要求.喷油器作为发动机的核心部件，它的性能直接影响着缸内可燃混合气体的生成和燃烧的过程，研究喷油器的喷雾特性对于提高发动机的燃油经济性和排放水平具有重要意义，所以性能良好的喷油器对汽车行业影响巨大[1-3].我国先后颁布了《GB/T 25362-2010汽油机电磁阀式喷油器总成技术条件》和《GB/T 25363-2010汽油机电磁阀式喷油器总成试验方法》两项国家推荐性标准来指导喷油器的生产，并对喷油器的工作特性进行了详细的规定.对直喷汽油机喷油器的性能进行较为全面的评判，需要对其多个参数进行检测：如喷雾形状、喷雾贯穿距离、喷雾角以及油滴尺寸分布和表示特性的直径等.这些参数的检测较为复杂，且对测量技术的要求较高.但我国喷油器检测法规起步较晚，且多集中在仿真计算方面，现在国内缺乏对直喷式喷油器进行全面、精确检测的系统[4-5].鉴于此，本文采用高速相机与激光粒度分析仪相结合来检测直喷汽油机喷油器喷雾特性的方案.系统不仅可以更为方便地采集直喷式喷油器的喷雾特性图像，检测喷雾粒径分布；而且可以在试验过程中补给试验液，使得试验可以持续进行，且能调节并稳定试验时的压力和温度等环境条件.试验证明，该方法可以快速、准确、全面地检测直喷式汽油机喷油器的喷雾特性.1.1 系统结构系统结构如图1所示：主要包括油路控制及循环系统、粒径检测系统以及喷雾形态分布图像采集分析系统.油路控制系统由加压装置、补液装置、恒温槽、稳压罐和油雾分离器等组成，用来控制试验时介质的温度、压力等条件以及试验的正常进行和油雾的净化；粒径检测系统由激光粒度分析仪等组成，用来检测油雾的雾化参数；喷雾图像采集系统由大功率LED光源、高速相机等组成，用来采集喷油器的喷雾形态分布图像，作后续处理之用.1.2 介质控制系统试验台在工作时，需要保证介质温度和压力的稳定.根据国家颁布的两项标准及SAE J 2715-2007的要求，试验时介质的温度应控制在21±2℃，压力稳定在15±1%Mpa，喷油器喷射周期为50 ms、脉宽1.5 ms.油路控制系统如图2所示.氮气瓶内的氮气经过净化、干燥处理后，由比例阀来调节其充入稳压罐内的量，从而达到精确控制稳压罐内介质压力的目的.介质经由稳压罐流入喷油器的过程中会产生热量的散失，且由于喷油器喷油量相对较小，导致介质在喷油器工装中会滞留较长时间，也会产生热量的损耗.因此，采用传统简单的负反馈方式无法有效地对喷射出的油雾温度进行精确的控制.本系统采用双循环闭环反馈控制模式.如图2所示：包围稳压罐的的冷却液经恒温槽加热或冷却之后，对稳压罐内介质的温度进行控制；同时，稳压罐内的温度传感器对温度信号进行采集并将其反馈给恒温槽，以此来调节恒温槽设定的温度.另外，喷油器工装内的介质经由第二恒温槽形成第二循环，对工装内的介质温度进行微调.试验证明，双循环闭环反馈调节系统，可以精确控制试验介质温度，其控制精度可达±0.1℃.系统实物如图3所示：1）根据喷油器的型号，选择相应的接头.清洗喷油器后将其安装到喷油器安装装置上.2）连接好各仪器设备.将高速相机固定于喷雾界面的正前方；调整喷油器的高度及相机的位置，使得相机视场大小为100 mm×100 mm且喷油嘴正好出现在视场的边缘中心位置，保证视场包含整个喷雾界面，调整高速相机的焦距使画面清晰，关闭相机.3）打开补给装置，补充介质，使稳压罐内介质量达到稳压罐总容量的三分之二左右.打开检测系统电源总开关，使之处于工作状态.打开氮气瓶减压阀，打开两个恒温槽，打开系统控制界面并将试验压力设置为15 Mpa，温度设置为21℃.4）待温度、压力等条件达到设定的条件并稳定后，以50 ms周期、1.5 ms脉宽对喷油器预喷2 000次.5）停止喷射.将相机曝光时间设置为1，设置喷油器工作参数为周期50 ms，脉宽1.5 ms.连接好相机触发信号线，以128*64分辨率、100 000帧/秒采集速率采集一段喷油器喷油视频.6）将相机延时触发时间设置为1.5 ms，点击“开始喷射”按键，使喷油器按照设定的参数喷射5次，保存高速相机所采集的图片.7）关闭喷油器，将喷射次数设置为500次并保存参数.调整激光粒度分析仪的位置及高度，使其垂直于高速相机和喷油器形成的平面，且仪器发射端发出的光斑位于喷油器正下方5 cm处，打开操作界面进行对中操作.8）将测量介质选定为正庚烷，背景去除时间设置为3 s，实验次数设定为3次，采集时间设置为5 s.点击背景按键去除测试背景，待背景去除后，打开喷油器同时点击分析按键，测试完成后界面显示测试结果.9）对高速相机采集得到的图像及激光粒度分析仪收集的数据进行分析处理.检测流程如图4所示.3.1 喷雾图像参数的处理根据高速相机所采集到的喷雾形态图像，然后计算得出喷油器的一系列参数.1）SOF时间：从喷油器驱动的逻辑信号前沿到燃油第一次离开喷油嘴的时间. 2）喷雾形状：即高速相机采集到的喷油器喷油后1.5 ms时刻的喷雾形态图像. 3）喷雾贯穿距离：喷油1.5 ms时刻，图像沿喷油器轴线的喷嘴垂直于喷射器轴距离最远的点之间的距离.4）喷雾角θs：开始供油后1.5 ms时刻在喷油器顶端附近一预先确定的位置的喷雾边缘之间的角度（根据喷雾形态的不同，有两种不同的计算方式），如图5所示：3.2 喷雾粒径分布的计算短暂的燃油喷雾图像由喷油器在一个1到15毫秒的极短喷射脉冲时间内产生液滴尺寸范围提供.所达到的雾化程度由液滴尺寸分布来定义，量化该值具有重大意义.因为燃料的蒸发率和引擎的关键燃烧以及排放参数都受到喷射过程液态燃油转化为小液滴程度的影响[6-8].Dv50：一半喷雾体积（和质量）被包含在小油滴中，一半包含在大油滴中.Dv90：直径小于或者等于Dv90的油滴中包含有90%的喷雾流体体积（和质量）. SMD：分布的三次矩（所有油滴体积）的简化符号除以二次矩（所有油滴面积）的简化符号，计算过程如公式（1）所示：N是在每个尺寸档的油滴数，M是尺寸分档数.4.1 SOF时间的计算根据高速相机采集的视频，把视频分解成单帧图像，如图6所示.对序列图像进行分析，可发现出油时刻出现在第七帧图像，因此SOF时刻为0.06 ms.4.2 喷雾图像参数的计算高速相机延时1.5 ms拍摄到的图像如下图7所示.利用开发的测试软件对采集到的图像进行灰度化、增强、二值化及特征点标记处理，图像如图8、图9所示.试验结果如图10所示：4.3 粒径分布数据单次采样喷雾粒径分布测试结果如图11所示，连续采样结果如图12所示：由测试结果可以看出该型号喷油器所喷射的油雾粒径分布.连续采样试验中，三次测试中油雾的粒径分布分别为：Dv50：41.34 μm、42.00 μm，41.71 μm；Dv90：50.99 μm、60.92 μm、60.32 μm；SMD35.15 μm、35.70 μm、35.56 μm；Dv50相对均方差约为 0.79；Dv90相对均方差约为0.78；SMD相对均方差约为0.80.三次结果数据相差很小，表明该型号喷油器雾化性能良好.依照本系统所开发的试验台已经投入检测并进行了多次试验.实验结果表明，本测试系统可以快速、精确地测量直喷式汽油机喷油器的各项参数.试验台不仅满足《GB/T 25362-2010汽油机电磁阀式喷油器总成技术条件》和《GB/T 25363-2010汽油机电磁阀式喷油器总成试验方法》的要求，而且满足SEA J2715-2007的规定.本系统已经达到了设计的要求，且试验台测量精度高，测量简便，性能稳定，适用于目前使用的绝大部分直喷式汽油机喷油器的性能检测.【相关文献】［1］崔海港.直喷汽油机喷油器喷雾定容测试系统的研究［D］.长春：吉林大学，2011.［2］刘存喜.电控汽油机燃油喷多级旋流空气雾化喷嘴雾化特性及光学测试方法研究［D］.北京：中国科学院大学，2012.［3］毛立伟.直喷汽油机多孔喷油器的喷雾特性研究［D］.天津：天津大学，2008.［4］唐春锋，孙跃东，郭辉.电控喷油器研究现状分析［J］.科技创新与应用，2014（10）：6. ［5］余铭奇.基于FPGA和DSP的喷油器雾化粒径检测系统的设计［D］.广州：华南理工大学，2011.［6］SAE International.Gasoline fuel injector spray measurement and characterizationJ2715［S］.USA：SAE publication，2007.［7］中国机械工业联合会.GB/T25362-2010中国标准书号［S］.北京：中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，2010.［8］中国机械工业联合会.GB/T25363-2010中国标准书号［S］.北京：中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，2010.。
直射式喷嘴流动特性的数值和试验研究熊溢威;李锋;高伟伟;罗卫东;赵凯;王昌盛【摘要】加力燃烧室喷油杆多采用直射式喷嘴，为进一步分析影响喷油杆通流能力的因素以及喷嘴内部燃油空化的问题，进行了数值和试验研究。
选取了Schnerr-Sauer、Singhal 及Zwart-Gerber-Belamri三种空化模型进行比较后，采用Schnerr-Sauer空化模型进行计算，对喷嘴的流量系数、空化区域以及空化源进行了数值模拟，对2种典型直射式喷嘴进行了试验分析。
结果表明：喷孔长径比、开孔位置对流量系数影响较大，喷孔前加过渡段能够起到一定的稳流、消除空化的作用，在喷孔大锐角入口处形成明显的空化源，空化体积分数随压力、壁厚和入口段变化，进一步计算发现当进口倒角为30º～45º或者圆角，倒角比W/D=0.2左右时能有效抑制燃油空化。
%Direct sprayed nozzles are always applied in the fuel injector of afterburner. In order to analyze the factors influencing the flow capacity of the fuel injector and find out the problem of kerosene cavitation in the orifice, numerical simulations and experiments were conducted. Comparing three cavitation models of Schnerr-Sauer, Singhal and Zwart-Gerber-Belamri, and the Schnerr-Sauer cavitation model was chosen. Simulations of nozzle's flow field were performed to analyze the discharge coefficient, cavitation areas and cavitation source. Experiments on two typical types of nozzle were conducted. The results show that L/D and location of the orifice both have obvious influence on discharge coefficient, and a transition in front of the orifice can steady the flow and weaken the cavitation in some degree. It also shows that apparent cavitation source is formed at the entry of orificewhich is influenced by kerosene pressure, wall sickness and entry flow field. Thus the methods of lower cavitation come into being. A specially designed inner ring chamfer can effectively weaken the cavitation whenthe entry is rounded or the chamfer angle comes between 30oand 45owith a chamfer ratio of 0.2.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2016(042)006【总页数】8页(P68-75)【关键词】直射式喷嘴;加力燃烧室;流量系数;空化;喷油杆;航空发动机【作者】熊溢威;李锋;高伟伟;罗卫东;赵凯;王昌盛【作者单位】北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191【正文语种】中文【中图分类】V233.2+2加力燃烧室喷油杆是接在燃油总管上负责燃油在加力燃烧室中输运和雾化的组件，决定着燃油浓度分布，直接影响加力燃烧室的台架性能和空中特性。
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。
