本文關(guān)鍵詞：柴油噴霧及油氣混合特性試驗(yàn)研究

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【摘要】：柴油的噴霧蒸發(fā)和油氣混合是柴油機(jī)燃燒的重要邊界條件。因此,研究噴射特性的影響因素和變化規(guī)律,合理評(píng)價(jià)噴霧與空氣的混合均勻性程度,對(duì)于組織燃燒、提高柴油機(jī)的性能和改善排放都至關(guān)重要。本文首先基于高溫高壓定容燃燒裝置和高壓共軌燃油噴射系統(tǒng),并結(jié)合高速攝像機(jī)和紋影儀,搭建了柴油噴霧特性試驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)該平臺(tái)采集了不同背景氣體參數(shù)與噴射參數(shù)下的柴油自由射流噴霧圖像。此外,在噴油器下加裝燃燒室模塊,采集了不同油束夾角下的柴油碰壁噴霧圖像。接著利用MATLAB圖像處理工具,針對(duì)自由射流與碰壁噴霧分別提出了高速攝影直拍圖像和紋影圖像的處理方法,更為準(zhǔn)確高效地將噴霧油束與復(fù)雜的背景相分離,并計(jì)算出貫穿距離、錐角、投影面積和體積等一系列噴霧宏觀特性參數(shù)。然后通過(guò)計(jì)算得到噴霧宏觀特性,總結(jié)出背景氣體參數(shù)與噴油參數(shù)對(duì)自由射流的影響規(guī)律。在背景氣體參數(shù)中,提高背景溫度,可以促進(jìn)柴油蒸發(fā),改善燃油噴霧在空間的分布;提高背景密度,噴霧形態(tài)有所減小,噴霧在空間的分布未得到改善,但單位霧注體積對(duì)應(yīng)的空氣量增加,油氣混合效果變好。在噴油參數(shù)中,增加噴油壓力,燃油蒸發(fā)量增加,蒸發(fā)速度加快,氣相燃油可以發(fā)展到更遠(yuǎn)的地方,液相燃油貫穿距離則基本不變;小孔徑噴油器搭配多孔數(shù)方案,總的燃油蒸發(fā)量增加,燃油在空間的分布得到改善。對(duì)于碰壁噴霧,油束夾角對(duì)碰壁噴霧特性有重要影響,改善燃燒室形狀并選擇合適的油束夾角,霧注投影面積與氣相投影面積均會(huì)增加,液相投影面積減小,燃油蒸發(fā)量增加。在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)中,燃油噴入缸內(nèi)后,混合氣的形成會(huì)直接影響著火與燃燒品質(zhì)。因此,本文提出了針對(duì)自由射流噴霧的油氣混合均勻性評(píng)價(jià)參數(shù)�？偨Y(jié)了油氣混合均勻性評(píng)價(jià)參數(shù)隨背景溫度、背景密度、噴油壓力以及噴孔直徑的變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)這些規(guī)律的分析,驗(yàn)證了所提出的油氣混合均勻性評(píng)價(jià)參數(shù)的合理性。
【關(guān)鍵詞】：柴油噴霧特性 紋影 高速攝影 圖像處理 混合均勻性
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK421
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 研究背景和意義11-13
• 1.2 自由射流研究進(jìn)展13-18
• 1.2.1 自由射流破碎機(jī)理與霧化機(jī)理研究13-16
• 1.2.2 自由射流噴霧特性研究16-18
• 1.3 碰壁噴霧研究進(jìn)展18-22
• 1.3.1 碰壁噴霧機(jī)理研究19-21
• 1.3.2 碰壁噴霧影響因素研究21-22
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容22-24
• 第2章 試驗(yàn)平臺(tái)及MATLAB圖像處理基礎(chǔ)介紹24-34
• 2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)24-29
• 2.1.1 定容燃燒彈系統(tǒng)25-26
• 2.1.2 燃油噴射系統(tǒng)26-27
• 2.1.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)27-29
• 2.2 紋影法測(cè)試原理29-30
• 2.3 MATLAB圖像處理基礎(chǔ)30-33
• 2.3.1 MATLAB中的圖像類型轉(zhuǎn)換30
• 2.3.2 灰度直方圖30-31
• 2.3.3 圖像代數(shù)運(yùn)算31
• 2.3.4 圖像分割31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 噴霧圖像處理方法研究34-45
• 3.1 自由射流圖像處理過(guò)程35-40
• 3.1.1 高速攝影圖像處理過(guò)程35-37
• 3.1.2 紋影圖像處理過(guò)程37-40
• 3.2 碰壁噴霧圖像處理過(guò)程40-42
• 3.2.1 高速攝影圖像處理過(guò)程40-41
• 3.2.2 紋影圖像處理過(guò)程41-42
• 3.3 噴霧宏觀特性參數(shù)計(jì)算42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第4章 柴油自由射流與碰壁噴霧特性研究45-71
• 4.1 背景氣體參數(shù)對(duì)自由射流噴霧特性的影響45-55
• 4.1.1 背景氣體溫度對(duì)噴霧特性的影響46-49
• 4.1.2 背景氣體密度對(duì)噴油特性的影響49-55
• 4.2 噴油參數(shù)對(duì)自由射流噴霧特性的影響55-63
• 4.2.1 噴油壓力對(duì)噴霧特性的影響55-60
• 4.2.2 噴孔直徑對(duì)噴霧特性的影響60-63
• 4.3 油束夾角對(duì)碰壁噴霧特性的影響63-69
• 4.3.1 DS燃燒室不同油束夾角對(duì)噴霧特性的影響65-67
• 4.3.2 F12燃燒室不同油束夾角對(duì)噴霧特性的影響67-69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 第5章 自由射流油氣混合均勻性評(píng)價(jià)參數(shù)研究71-78
• 5.1 均勻性評(píng)價(jià)參數(shù)的提出71-72
• 5.2 背景氣體參數(shù)對(duì)油氣混合均勻性的影響72-74
• 5.2.1 背景溫度對(duì)油氣混合均勻性的影響規(guī)律及分析72-73
• 5.2.2 背景密度對(duì)油氣混合均勻性的影響規(guī)律及分析73-74
• 5.3 噴油參數(shù)對(duì)油氣混合均勻性的影響74-77
• 5.3.1 噴油壓力對(duì)油氣混合均勻性的影響規(guī)律及分析74-76
• 5.3.2 噴孔直徑對(duì)油氣混合均勻性的影響規(guī)律及分析76-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 第6章 全文總結(jié)與展望78-80
• 6.1 全文總結(jié)78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單83-84
• 致謝84

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