喷嘴雾化速度场的PIV实验研究

摘要

喷嘴在工业领域、农业生产以及日常生活中都有着广泛的应用。通过对喷嘴雾化过程的实验研究，有助于量化分析喷雾流场特征参数的空间分布，为优化气液两相流场的组织提供理论保障。本文以喷嘴雾化流场可视化实验平台为载体，通过实验的手段研究喷雾流场的各项特性参数。借助PIV粒子图像测速技术测量不同喷雾压力以及不同喷嘴孔径条件下的喷嘴雾化流场，分析喷嘴结构参数和喷雾工作参数的变化对喷雾流场的影响。
　　考虑到PIV实验数据的特点，本文采用时间平均法和空间平均法对喷雾速度场进行处理。以0.3mm孔径喷嘴在0.50MPa压力工况下的喷雾流场为代表，运用时间平均法对流场瞬时速度场进行处理，再采用空间平均法对流场在轴向和径向上作空间平均处理，考察速度场的分布情况。以速度沿径向的分布为基础，提出了新的确定喷嘴雾化角的方法，并对各工况下的流场主流区域边界和雾化角进行了定量的计算。
　　本文研究了喷嘴孔径的不同对喷雾流场流动特性的影响。通过对同一型号3种不同孔径喷嘴的喷雾速度场的处理分析，得到了如下结论:在确定的喷雾压力下，喷嘴孔径的增大对流场主流区域中空间平均速度的提升有比较明显的作用;随着喷嘴孔径从0.3mm增大为0.7mm，流场的主流区域范围会随之增大，导致雾化角增大了53.8％。另外，针对喷雾压力变化对喷雾流场流动特性的影响设置了5个压力工况。通过对不同压力工况下的流场分析，给出了压力变化对喷雾速度场的影响:在轴向方向上越靠近喷嘴的区域，喷雾压力的变化对空间平均速度的改变越明显。同时，喷雾压力的增大能使小孔径喷嘴雾化流场的主流区域范围发生比较明显的扩大，喷雾压力从0.40MPa增加到0.45MPa，雾化角增大了24.4％;而对于大孔径的喷嘴，增大喷雾压力对流场的主流区域范围的影响相对较弱，对雾化角的影响也较弱。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1雾化流场流动特性及研究现状

1．2．2流场测量数据分析研究现状

1．3本文主要研究内容

第2章实验系统及测量技术

2．1喷嘴雾化实验平台

2．1．1调风系统

2．1．2水路及压力调节系统

2．1．3喷嘴及测量段

2．1．4 PIV测量系统

2．2喷雾流场测量技术

2．2．1 PIV测量原理

2．2．2 PIV实验测量装置

2．3实验方法

2．3．1流场测量区域

2．3．2实验工况

2．3．3曝光时间间隔Δt

2．3．4实验测量误差

2．4本章小结

第3章喷雾流场流动特性参数分析

3．1 PIV实验数据及处理方法

3．1．1喷嘴雾化流场PIV实验数据特点

3．1．2时间平均法

3．1．3空间平均法

3．2喷嘴雾化速度场分析

3．2．1空间平均速度沿轴向的分布

3．2．2空间平均速度沿径向的分布

3．3雾化角计算方法

3．3．1流场主流区边界线

3．3．2计算喷嘴雾化角

3．4本章小结

第4章喷嘴孔径对流场流动特性的影响

4．1喷嘴孔径对喷雾速度场的影响

4．1．1喷嘴孔径对速度场分布的影响

4．1．2喷嘴孔径对空间平均速度沿轴向分布的影响

4．1．3喷嘴孔径对空间平均速度沿径向分布的影响

4．2喷嘴孔径对流场主流区边界线的影响

4．3喷嘴孔径对雾化角的影响

4．4本章小结

第5章喷雾压力对流场流动特性的影响

5．1压力对喷雾速度场的影响

5．1．1压力对速度场分布的影响

5．1．2压力对空间平均速度沿轴向分布的影响

5．1．3压力对空间平均速度沿径向分布的影响

5．2压力对流场主流区边界线的影响

5．3压力对喷嘴雾化角的影响

5．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢