本文關(guān)鍵詞：液體燃料錐—射流荷電霧化的實(shí)驗(yàn)研究和模擬分析

  更多相關(guān)文章： 荷電霧化 錐-射流模式 電場(chǎng)分布 半錐角 電流 粒徑 無(wú)量綱

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,微型燃燒器在微能源系統(tǒng)中有了越來(lái)越重要的應(yīng)用,與電池相比利用液體燃料的微能源系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢(shì)。荷電霧化產(chǎn)生的液滴具有單分散性、不易凝聚等特點(diǎn),荷電霧化技術(shù)在燃燒領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。為合理設(shè)計(jì)微型荷電噴霧燃燒器,基于新設(shè)計(jì)的兩種微型荷電噴霧燃燒器(噴嘴-接地網(wǎng)格燃燒器和噴嘴-環(huán)形電極-接地網(wǎng)格燃燒器),開(kāi)展液體燃料乙醇霧化實(shí)驗(yàn)研究,采用可視化方法獲得了霧化形態(tài),測(cè)量了錐角及電壓,并將兩種燃燒器的霧化結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比;在接地網(wǎng)格和電源負(fù)極之間串聯(lián)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻,用數(shù)據(jù)采集儀測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端的電壓,運(yùn)用歐姆法得到霧化電流;采用相位多普勒粒子測(cè)速儀PDA進(jìn)行了粒徑和速度的測(cè)量;采用兩相流水平集方法對(duì)乙醇荷電霧化進(jìn)行數(shù)值模擬,得到如下結(jié)論:(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的噴嘴電極系統(tǒng)和噴嘴-環(huán)形電極系統(tǒng)荷電霧化形成的錐-射流半錐角度數(shù)均遠(yuǎn)小于泰勒半錐角49.3o,更接近于采用雙曲線模型計(jì)算得到的34.72o。在相同霧化模式下,雙電極形成的錐角小于單電極形成的錐角。(2)采用雙電極裝置,選取合適電壓的環(huán)形電極,可以顯著降低毛細(xì)管電壓,與單電極裝置相比,可降低外加電功率的消耗,有利于穩(wěn)定錐-射流霧化模式的形成。(3)在乙醇體積流量為1 mL/h,毛細(xì)管電壓Vn=4.19 kV,環(huán)形電極電壓Vr=1 kV條件下,實(shí)驗(yàn)得到了穩(wěn)定的錐射流,錐半角為ψ=38.06o,錐高度H=0.58 mm。由數(shù)值模擬得到與實(shí)驗(yàn)條件對(duì)應(yīng)的錐射流,錐半角為ψ′=37.3o,錐高度H′=0.59 mm,與實(shí)驗(yàn)值較符合,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。(4)由數(shù)值模擬對(duì)錐射流區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)分布進(jìn)行了計(jì)算,徑向及軸向場(chǎng)強(qiáng)在錐射流內(nèi)部均逐漸增大,到氣液分界面達(dá)到最大值,隨后逐漸減小。射流外側(cè)的空氣出現(xiàn)漩渦,流體在分界面速度最大且沿分界面的切面方向運(yùn)動(dòng),加速了錐射流的形成。(5)根據(jù)電場(chǎng)疊加原理,噴嘴-環(huán)形電極系統(tǒng)的電場(chǎng)強(qiáng)度比噴嘴電極系統(tǒng)的小,液錐附近的電場(chǎng)分布更加均勻,形成更加穩(wěn)定的錐-射流,產(chǎn)生粒徑更小、更均勻的液滴。(6)將霧化電流和霧滴大小進(jìn)行無(wú)量綱處理,與標(biāo)度率做對(duì)比,兩種電極系統(tǒng)產(chǎn)生的霧化電流和液滴直徑均遵循無(wú)量綱流量的1/2次方標(biāo)度率,粒徑隨電荷密度變化規(guī)律遵循瑞利極限。
【關(guān)鍵詞】：荷電霧化 錐-射流模式 電場(chǎng)分布 半錐角 電流 粒徑 無(wú)量綱
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK16
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 物理量名稱(chēng)和符號(hào)表8-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 課題研究的背景意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 主要實(shí)驗(yàn)研究14-16
• 1.2.2 主要理論研究16-18
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第二章 論文相關(guān)理論基礎(chǔ)19-29
• 2.1 電場(chǎng)強(qiáng)度分布的理論計(jì)算19-22
• 2.1.1 計(jì)算方法19
• 2.1.2 數(shù)學(xué)模型19-20
• 2.1.3 理論計(jì)算20-22
• 2.1.3.1 單環(huán)形電極作用下電勢(shì)分布20
• 2.1.3.2 單金屬毛細(xì)管電極作用下電勢(shì)分布20-21
• 2.1.3.3 雙電極作用下電勢(shì)分布21-22
• 2.2 錐-射流的錐部受力分析22-24
• 2.3 錐角理論計(jì)算24-26
• 2.4 液體荷電機(jī)理及射流破碎模態(tài)26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第三章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及測(cè)試方法29-35
• 3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)29-30
• 3.2 實(shí)驗(yàn)段30-31
• 3.3 霧化電流測(cè)量31-32
• 3.4 液滴尺寸和速度測(cè)量32-33
• 3.5 誤差分析33-34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 第四章 霧化錐-射流模擬仿真35-40
• 4.1 模擬方法35-36
• 4.2 控制方程36-37
• 4.3 邊界條件37-38
• 4.4 模擬步驟38-39
• 4.5 本章小結(jié)39-40
• 第五章 場(chǎng)強(qiáng)分布40-46
• 5.1 錐-射流區(qū)域和霧化區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)分布40-43
• 5.2 錐角局部電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)43-44
• 5.3 本章小結(jié)44-46
• 第六章 霧化特性46-54
• 6.1 實(shí)驗(yàn)錐-射流的錐角特性46-48
• 6.2 模擬錐-射流的錐角特性48-50
• 6.3 速度場(chǎng)50-51
• 6.4 錐-射流霧化模式電壓區(qū)間51-52
• 6.5 本章小結(jié)52-54
• 第七章 電流與粒徑分布54-67
• 7.1 霧化電流54-59
• 7.1.1 不同霧化模式下的霧化電流54-57
• 7.1.2 霧化電流的標(biāo)度率57-59
• 7.2 粒徑分布59-65
• 7.2.1 不同霧化模式下的粒徑分布59-63
• 7.2.2 粒徑的標(biāo)度率63-65
• 7.3 電荷密度與粒徑之間的關(guān)系65-66
• 7.4 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論與展望67-69
• 1. 結(jié)論67-68
• 2. 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果75-77
• 致謝77-78
• 附件78

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本文編號(hào)：957743