【摘 要】
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船舶航运对世界经济有着重要作用,不但维持着新冠疫情期间世界各地基本的物资需求,对后疫情时代的经济复苏也承担着重要角色。近年来随着工业、农业等各产业链对航运的刺激,其带来的能源危机和环境污染问题也日趋严重,世界各国对此颁布了各个地区的排放法规。在实现零碳目标前,降低现有船用柴油机的碳排放,提高燃烧效率依然具有重要现实意义。良好的雾化是实现高效清洁燃烧的前提,当喷雾液滴破碎的更完善时,油气混合度就越好
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船舶航运对世界经济有着重要作用,不但维持着新冠疫情期间世界各地基本的物资需求,对后疫情时代的经济复苏也承担着重要角色。近年来随着工业、农业等各产业链对航运的刺激,其带来的能源危机和环境污染问题也日趋严重,世界各国对此颁布了各个地区的排放法规。在实现零碳目标前,降低现有船用柴油机的碳排放,提高燃烧效率依然具有重要现实意义。良好的雾化是实现高效清洁燃烧的前提,当喷雾液滴破碎的更完善时,油气混合度就越好,后续燃烧时更加充分,碳排放自然降低。除了通过提高燃油喷射压力来改善雾化效果,采用新的油嘴结构也是提高油气混合质量的有效方式之一。本文借助相位多普勒粒子分析仪对不同喷孔直径的单直孔喷油嘴和不同交叉角度的交叉孔喷油嘴在不同喷油压力下进行粒子微观特性测量实验。利用坐标架三维可移动的特点,将喷雾与二维直角坐标系结合,网格化后可以更方便地探究液滴在径向和轴向上的空间变化规律。同时,利用高速摄像机对交叉孔喷嘴和相同孔径的单直孔喷嘴进行可视化研究,从而可以在宏观和微观的综合角度来分析不同结构喷油嘴的雾化过程及其效果。实验结果表明:在喷雾边界及靠近边界的喷雾内部区域,由于空气含量较喷雾的中轴区域更高,粒子速度和直径均减小;在竖直方向上,同一径向位置处的粒子最大速度随着测量点下移反而提高,数据量也随着雾化进程的加深而不断提高;提高喷油压力可以提高粒子运动速度的同时也可以促进粒子细化,获得更小的粒子直径;单直孔喷油嘴的喷孔直孔越小,粒子速度越大,粒子直径越小;交叉孔喷嘴相比较于单直孔喷嘴,喷雾锥角更大,贯穿距发展速度更慢,喷雾投影面积更大;交叉孔喷嘴因为存在射流动能损失的过程,其粒子速度较单直孔喷嘴更慢,且随着交叉角度的提高,粒子速度逐渐降低;20°、25°交叉孔喷嘴的粒子直径总体上比单直孔喷嘴更小,而30°交叉孔喷嘴因为动能损失较大在雾化效果上并不具备优势。总之,小孔径喷嘴和交叉孔喷嘴可以改善雾化效果,但交叉孔交叉角度过大反而会引起负面效果。
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