管式燃烧器气体协流水雾特性的实验研究
气体再燃燃烧器喷口流动特性冷态实验研究
文 章 编 号 ：０ ７—６ ３ （０ ７ ０ １０ ７ ５ ２ ０ ）２—０ ３ —０ １７ ５
气 体 再 燃 燃 烧 器 喷 口流 动特 性 冷 态 实验 研 究
周 托 ， 张忠孝 ， 乌晓 江， 陶晓华 ， 陈 龙 ， 朱 明
（ 上海理 Ｔ大学 动力工程 学院 ， 上海 ２０９ ）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ０ ０ ３
ｅｒｅ ｅｒｂ ｍｉｇｇ ｆ ｅｓ ｈ ｘｓ ｆ ｅ ｒａ ａ ｄｃｎ ｔ ｉ ｉｔ ｅｃｎｅ ｆ ｈ ｏａｉｇｇ ａｌ ｒ ｈ ｅ ｕ ｎ ａ ｏｆ ｔ ｔｅａ ｉｏ ｔ ｔｅｍ， ａ ’ ｒ ｏｔ ｔ ｏ ｅｒｔｔ ａ ｉ ｔ ｓ ｓ ｊ ｓ ｎ ｐ ｎ ｈ ｅ ｒ ｔ ｎ ｓ
ａｒｖ ｌｃｔ ａ ｅｉｆｕ ｎ ｅ ｎ ｔ ｅａ ｒａ ｙ ａ ｉ ｉｌ Ｔｈ ｗｅ ｈ ｐ ｅ ｆｒｂ ｍ ｉｇ ｇ ．ｈ ｉ ｅ ｉｅ ｈ ｖ ｌ ｅ ｃ ｄｏ ｈ ｅｉ ｄ ｎ ｏ ｉ ｓ ｎ ｌ ｍ ｃｆ ｄ． ｅｌ ｒｔ ｅｓ ｅ ｄ ｏ ｅ ｕ ｎ ａ ｉ ｔ ｅ ｅ ｏ ｓ ｓ
实验二 喷管中气体流动特性实验
实验二 喷管中气体流动特性实验一. 实验目的喷管是热工设备常用的重要部件，这些设备工作性能的好坏与喷管中气体流动过程有着密切关系。
通过观察气流流经收缩型管道压力的变化，测定临界压力比并计算在亚、超临界工作状态下，各截面的压力比和马赫数等，进一步了解喷管中气流在亚临界、超临界工作状态下的流动特性。
观察在缩扩型喷管中气体流动现象，了解缩扩型喷管前后压力比等于、大于和小于设计压力比条件下，扩张段内气体参数的变化情况。
二. 实验原理由工程热力学一元稳定流动连续方程可知，气流的状态参数v （比容）、流速υ和喷管截面积A 的基本关系为：0d dA dv A vυυ+-= （2—1） 渐缩喷管气体流经渐缩型管道时，气流速度υ不断增大，压力P 和温度T 却不断减小。
见图一， 气体流经喷管的膨胀程度一般用喷管的出口压力P 2和进口压力P 1的比值β表示，气体在渐缩喷管内绝热流动的最大膨胀程度决定于临界压力比βc ，即：1121KK c c P P K β-⎛⎫== ⎪+⎝⎭ （2—2）式中：临界压力比βc 只和气体的绝热指数K 有关，对于空气K=1.4，从而得到βc =0.528；P c 为气体在渐缩喷管中膨胀所能达到的最低压力，或称临界压力。
图一 气体经渐缩喷管时压力温度变化曲线气体在渐缩喷管中由P 1膨胀到P 2=P c ，这是最充分的完全膨胀。
对应于临界压力P c ，气流流速达到当地的音速α（称其为临界速度）。
见图二中曲线1。
到临界压力P c。
如图二中线段5所示。
当背压P b大于临界压力P c时，气体在渐缩喷管中由P1膨胀到P2，气体难以充分膨胀，此时P2=P b，气流流速小于当地的音速 。
见图二中曲线2、3、4。
缩扩型喷管或称拉伐尔喷管气体流经缩扩喷管时完全膨胀的程度决定于喷管的出口截面A2和喷管中最小截面积A min的比值。
压力提高并等于背压P b，流出喷管。
见图三曲线2，3。
缩扩型喷管中气流产生激波的位置随着P b的增大而沿着喷管轴线向最小截面移动，当背压P b继续提高时，缩扩型喷管最小截面上的压力也将不再保持临界压力，随背压P b升高而升高，这时气流在喷管渐缩段的膨胀过程也将受背压改变的影响。
喷管中气体流动基本特性实验报告
喷管中气体流动基本特性实验报告喷管中气体流动基本特性实验报告一、实验目的1. 验证并进一步对喷管中气流基本规律的理解。
牢固树立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念。
2. 掌握喷管实验装置的实验原理、实验方法和操作步骤，比较熟练地用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量。
3. 测量并绘制喷管内的压力分布曲线及流量曲线，做出定性的解释。
二、实验原理喷管是一些热工设备的重要部件，这些设备的工作过程和喷管中气体的流动过程有密切的关系。
实验观察气流完全膨胀时沿喷管各界面的压力变化，测定流量曲线和临界压力比，可以帮助了解喷管中气体流动现象的基本特性，并且通过观察渐缩渐扩喷管中膨胀不足和膨胀过度的现象，还可进一步了解工作条件对喷管中流动过程的影响。
气体在喷管的流动过程中，气体的状态参数P 、V ，流速C 和喷管截面积f 之间的基本关系可用下面三个方程表示：cdc f df v dvf df c dc vdp cdc M )1(02-==-+-= （4-1）式中：M 为马赫数，是表示气体流动特性的一个重要特性值。
M<1时，表明气体流速小于当地音速，M>1时，气体流速大于当地音速，气体作超音速流动。
方程指出：气体流经喷管时，压力降低，流速增大，喷管的截面积亦随之变化，而喷管的截面变化情况则取决于Ｍ值．1) 当气流流速小于音速（即Ｍ<1）时，欲使流速增大，喷管截面应该是收缩的； 2) 当气流流速大于音速（即Ｍ>1）时，喷管截面应该是扩放的；3）当流速等于音速时，喷管截面最小，此处正是气流流速由亚音速过渡到超音速，喷管由收缩形过渡到扩放形的转折点。
这点的参数称为喷管的临界参数，用脚码C 表示，如临界压力P C 、临界流速C C 等等。
1．渐缩喷管气体流经喷管的膨胀程度可以用喷管的背压P 2与进口压力P 1之比β表示。
PP12=β称为压力比。
而气体在渐缩喷管中膨胀所能达到的最低压力，是使喷管出口的气流速度达到当地音速的压力，即临界压力P C 。
气-水雾化喷嘴特性实验研究
气-水雾化喷嘴特性实验研究作者：谭敏来源：《硅谷》2009年第24期[摘要]为解决冷却器换热效率低的问题,提出将气-水雾化喷嘴应用于间接蒸发冷却,实验研究间接蒸发冷却器专用扇形气-水两相雾化喷嘴的特性,获得不同压力时喷嘴的雾化角和气水流量值及其变化规律,确定出最佳的喷雾气水比和雾化角等特性参数。
[关键词]地铁间接蒸发冷却雾化喷嘴雾化特性中图分类号:TQ-9文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1220125-01一、前言蒸发冷却是人类已知最早的冷却方式,随着能源短缺和环境问题的日趋突出,由于其具有节能、环保、经济及改善室内空气品质等独特优势,蒸发冷却技术越来越引起广泛的关注。
蒸发冷却分为直接冷却和间接冷却,现有的间接蒸发冷却计算模型都是基于间接蒸发冷却器表面水膜完整、均匀的重要假设,但是,由于表面张力的作用,换热器表面形成的水膜远远谈不上完整、均匀,因此,换热器换热效率低下。
为了改善换热器表面水膜的均匀性,提高换热效率,黄翔教授研究了改进布水器结构型式和包覆吸水性材料的布水效果,结果表明换热器表面润湿系数增大,提高了换热器的热质交换效率。
朱冬生教授实验研究了扭曲管和管外亲水处理的水膜分布情况,研究发现能获得较好的水膜分布。
以上几种方法可以一定程度上改善换热器表面水膜均匀性,提高换热性能,但都不可避免要增加热阻,长期使用后形成的水垢必然影响包覆吸水性材料的性能,不能从根本上解决换热器表面水膜均匀性的问题。
因此,本文提出通过气-水雾化喷嘴将水雾化后喷射到换热器表面,形成均匀完整的水膜强化换热,实验研究喷嘴喷雾气水比、雾化角等重要参数,为气-水雾化喷嘴运用于间接蒸发冷却器提供基础数据。
二、实验系统及实验方法间接蒸发冷却的关键在于换热器表面水膜的均匀性和完整性,因此,喷嘴性能对换热器表面水膜状态具有决定性的影响,它受喷雾压力、喷雾流量、雾化角、喷嘴口径等参数的影响,本文用水作为喷雾液体介质,用水泵对水提升加压,提供所需的压力,用空气压缩机提供压缩空气作为气体介质,喷嘴采用气-水两相扇形喷嘴。
气动旋流雾化原油喷嘴雾化特性的实验研究
气动旋流雾化原油喷嘴雾化特性的实验研究摘要：随着社会的发展，人们对原油的需求量逐渐上升，这就迫切的需要实施油田节能降耗管理，提升加热炉热效率，最大限度的降低燃料单耗，加大对气动旋流雾化原油燃烧器喷嘴的研究力度。
本文基于新型内混式气动旋流雾化原油燃烧器喷嘴的结构及雾化机理，主要阐述了其雾化特定实验的装置及内容，最后对实验结果进行分析和总结，以期更好的把握气动雾化喷嘴的特性，了解其适应范围，研究装置的最佳操作工况。
关键词：空气雾化;雾化喷嘴;实验研究液体燃烧时污染物的排放量及燃料的燃烧效率取决于燃料的雾化质量，所以研究燃烧器的冷态流场试验的关键就是燃油燃烧器的雾化。
本文借助可适性相位多普勒激光测速仪对不同雾化压力下的喷嘴特性进行分析和研究，使试验研究数据更具指导意义，为相关研究提供参考。
1 喷嘴结构及雾化机理结合边际油田的实际状况，雾化方式为旋流式的新型内混式气动旋流雾化原油燃烧器喷嘴，其工作原理为：喷嘴的中心气管四周可以喷出油，同径向喷孔喷出的空气相混合，混合气体在燃烧室中不断进行摩擦、撞击，完成第一次雾化，之后以螺旋的方式从旋流喷头通道中将混合油气喷出，在炉膛内同空气进行掺混，完成第二次雾化[1]。
2 实验研究装置及内容在试验研究模拟过程中，对油由泵进行加压处理，使原油通过压力表和流量计之后达到喷嘴，之后进行空气过滤后，将其在往复式压缩机中进行压缩，利用喷嘴内管进入缓冲罐，最后使原油同处理后的空气进行充分的混合并喷出。
可适性相位多普勒激光测速仪是实验研究的重要设备，该设备取得液体流速信息的主要依据就是照射光光波同示踪粒子光波在流体中的频差，结合由运动粒子产生的不同光频信号（大于等于2个）的相位漂移，从而对粒子的不同信息进行明确，比如：粒子时空分布状况、粒子浓度、粒子大小等[2]。
利用可适性相位多普勒激光测速仪对雾化场进行测量的过程中，涉及到多项设备和仪器，包括多个操作环节，试验研究过程主要包括：（1）对测量点的坐标数据进行编制，将编制结果传输到至find软件并保存;（2）将自动坐标架、可适性相位多普勒激光测速仪开启;（3）在find软件中将设定好的文件打开;（4）将空气压缩机开启，并保证气体在缓冲罐中达到预定压力标准，将阀门缓缓打开;（5）将离心泵开启后，对泵的输出压力进行设定，将喷嘴阀门打开;（6）根据设定值对喷嘴水压、雾化气压进行调整，当喷嘴处的喷雾达到稳定状态时，完成测量工作。
测试燃烧器放喷流动及燃烧特性数值模拟
Numerical Simulation of Flow and Combustion Characteristic of the Testing Burner
程欣，杨元明，于铁峰，等.测试燃烧器放喷流动及燃烧特性数值模拟.石油机械，2020, 48 (3): 66-71.
摘要：针对气井测试大流量放喷时燃烧产生的高热辐射和噪声对人员及设备造成的危害问题， 采用RSM湍流模型、简化的甲烷-氧气2步反应组分输运模型、离散坐标法辐射传热ห้องสมุดไป่ตู้型、宽频 噪声及F-W-H噪声模型对页岩气测试燃烧器大流量放喷燃烧过程进行了数值模拟，考察了大流 量放喷时放喷流场及噪声传播规律。分析结果表明：测试燃烧器放喷为扩散燃烧方式，燃烧效率 较低，燃烧不完全易冒黑烟，同时扩散燃烧形成上浮火焰形态，火焰根部距离套筒出口较近，形 成的高温热辐射使燃烧器本体受热变形而失效；燃烧器内放喷头径向喷孔流速过高导致高射流噪 声，进而产生高燃烧噪声，严重威胁人员和设备安全；采用提高燃气和空气混合效果的预混燃烧 方式，并合理设计喷孔流速可以抑制现有燃烧器缺陷。所得结果可为大流量测试放喷燃烧器结构 改进提供理论指导。
Cheng Xin1 Yang Yuanming1 Yu Tiefeng1 Huang Shengsong1 Wang Jiangyun2,3 (1. Testing Company of CNPC Great Wall Drilling Company \ 2. China University of Petroleum (Beijing) at Karamay^ 3. Beijing Key Laboratory of Process Fluid Filtration and Separation Technology) Abstract: To address the hazards caused by high thermal radiation and noise generated by high-volume gas combustion to personnel and equipment during gas well testing, a RSM turbulence model, a simplified methane and oxygen 2-step component transport model, and a discrete coordinate method for radiant heat transfer model, wide band noise and F-W-H noise model are used to numerically simulate the large-flow discharge combustion process of the shale gas testing burner. The discharge flow field and noise propagation law during large-flow discharge are investigated. The analysis results show that the testing burner is diffused combustion, which has low combustion ef ficiency and incomplete combustion that is easy to emit black smoke・ The diffused combustion forms a floating flame shape. The flame root is closer to the outlet of the sleeve. The burner body is prone to failure due to thermal deformation caused by high temperature thermal radiation. The excessively high radial velocity of the radial nozzle of the nozzles in the burner results in high jet noise, which in turn generates high combustion noise that seriously threatens the safety of personnel and equipment・ A premixed combustion method that improves the gas and air mixing effect and reasonable design of the nozzle flow rate can suppress the current burner defects. The study results can provide theoretical guidance for the improvement of the structure of the large-flow testing burner・ Keywords: testing burner； numerical simulation； broadband noise； flow field analysis； combustion charac teristics ;discharge noise
管状发射药内孔侵蚀燃烧与流动特性
引 用 本 文 ：赵 小 亮 , 张 小 兵 . 管 状 发 射 药 内 孔 侵 蚀 燃 烧 与 流 动 特 性 [J]. 含 能 材 料 ,2019,27(3):202-209. ZHAO Xiao‑liang, ZHANG Xiao‑bing. Internal Perforation Erosive Burning and Flow Characteristics of Tubular Propellant[J]. Chinese Journal of Energetic Materials （Hanneng Cailiao）,2019,27(3):202-209.
202 文 章 编 号 ：1 0 0 6 ⁃9 9 4 1（2 0 1 9）0 3 ⁃0 2 0 2 ⁃0 8
管状发射药内孔侵蚀燃烧与流动特性
赵 小 亮 ，张 小 兵
赵小亮，张小兵
（南京理工大学摘 要： 为了研究管状发射药内孔侵蚀燃烧及气体流动的特性，建立了考虑管内气相区域、管外的气相区域和固体火药区域的密
生 。 张 柏 生［9］基 于 谢 列 伯 梁 列 夫 的 窄 孔 理 论 ，对 侵 蚀 燃 烧形成的双锥喇叭口形状的原因和机理进行了分析， 提 出 管 内 气 流 效 应 是 侵 蚀 燃 烧 的 关 键 因 素 。 杨 丰 友［10］ 制 备 了 不 同 尺 寸 管 状 药 ，通 过 密 闭 爆 发 器 试 验 测 试 得 到 火 药 燃 气 生 成 猛 度 ，发 现 当 管 状 药 燃 通 比 大 于 某 值 后 ，其 燃 烧 是 一 个 非 等 面 燃 烧 过 程 ，燃 烧 前 期 燃 气 生 成 猛 度 增 长 较 大 ，通 过 半 密 闭 爆 发 器 中 止 试 验 回 收 测 得 管 状 药 的 直 径 分 布 ，发 现 由 于 侵 蚀 燃 烧 作 用 ，管 状 药 的 喇 叭 口 形 状 明 显 ，靠 近 端 面 部 分 的 内 孔 药 由 于 侵 蚀 燃 烧作用燃速增加非常明显。肖正刚等 对 ［11-13］ 多孔长杆 状 药 进 行 了 密 闭 爆 发 器 中 止 试 验 ，测 试 了 内 孔 直 径 的 分 布 情 况 ，发 现 长 杆 状 药 侵 蚀 作 用 也 非 常 明 显 ，可 通 过 合理的切口减小多孔长杆状药的侵蚀燃烧的影响。
钝体阶梯扩管型微燃烧器内氢气-空气燃烧特性及协同性分析
钝体阶梯扩管型微燃烧器内氢气-空气燃烧特性及协同性分析左青松;朱鑫宁;张建平;王志奇;张彬【摘要】In order to improve combustion stability and combustion efficiency, micro-combustor mathematical simulation was studied based on bluff body and backward-facing step combuster. The results show that the backward-facing step in combustion chamber can increase the flame propagation speed and expand the blow-off limits of flame, and both increases with the increase of the equivalence ratio (that is, the ratio of the theoretical air mass of complete combustion to the actually air mass). Furthermore, the combustion efficiency of combustors increases firstly and then decreases with the continual increase of inlet velocity or equivalence ratio, and combustion efficiency of combustor with backward-facing step is higher than that of without step under the same conditions. While the heat dissipation ratio of the two types of micro combustors increases with the decrease of inlet velocity, and it increases firstly and then decreases with the increase of equivalence ratio. With the increase of inlet mixed gas velocity, field synergy numbers of the micro combustor with and without the backward-facing step increase firstly and then decrease, but increase again.%为提高微燃烧器燃烧稳定性和燃烧效率,基于钝体直管和钝体阶梯扩管燃烧器进行微尺度燃烧数值模拟分析研究.研究结果表明:在钝体微燃烧器中加入阶梯扩管结构有助于促进火焰传播和扩大火焰稳定燃烧极限,而且两者的吹熄极限均随当量比(即完全燃烧所需的理论空气质量与实际供给的空气质量之比)的增大而增大;燃烧器的燃烧效率均随当量比和入口混合气速度的增大而降低,而且钝体直管型燃烧器的燃烧效率要比扩管型燃烧器低;散热损失比均随当量比增大呈先增大后降低,随入口速度增大而降低;钝体直管燃烧器协同数高于钝体阶梯扩管,两者的协同数都随入口的混合气速度增大先增大后降低再增大.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)011【总页数】9页(P2926-2934)【关键词】微燃烧器;钝体;阶梯扩管;吹熄极限;热扩散率;协同数【作者】左青松;朱鑫宁;张建平;王志奇;张彬【作者单位】湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭,411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭,411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭,411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭,411105;湖南大学机械与运载工程学院,湖南长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TK421随着微机电系统(micro electro mechanical systems，MEMS)技术的迅速发展，人们对微型动力系统性能提出了更高的要求。
喷管中气体流动特性的测定
喷管中气体流动特性的测定喷管是一些热工设备的重要部件，这些设备工作过程和喷管中气体的流动过程有密切的关系。
一、实验目的1、观察气流完全膨胀时沿喷管的压力变化，测定流量曲线和临界压力比。
2、了解喷管中气体流动现象的基本特性。
3、观察渐缩渐扩喷管中膨胀不足和膨胀过度的影响。
4、了解工作条件对喷管中流动过程的影响。
二、实验原理气体流经喷管的流动过程中，气流状态参数υ、流速c 和喷管截面积f 之间的基本关系如下： 0=−+vdv f df c dc （1） 喷管可以用f=F （x ）表示截面积轴向距离x （自进口截面积算起）的变化。
在设计的进气压力和排气压力（常称为背压）条件下，气体在喷管内绝热流动时的压力变化可用下式表示为：()dx df M f kM Pdx dp 1122−= （2） 式中M 为马赫数：是表示气体流动特性的一个重要值。
M 〈1时，表示气体流速小于当地音速，为亚音速流动；M=1时，气体流速等于当地音速值；M 〉1时，气流做超音速流动。
当喷管的使用条件改变时，喷管内气流的压力分布发生变化，气流的流速和质量流量也将发生不同的变化。
1、渐缩喷管气体流经喷管的膨胀程度可以用喷管的背压P 2和进口压力P 1之比β表示，12P P =β称为压力比。
气体在渐缩喷管内绝热流动的最大膨胀程度决定于临界压力比βc ： 1/112−⎟⎠⎞⎜⎝⎛+==k k c c k P P β （3）临界压力比只和气体的绝热指数有关。
对于空气等双原子气体k=1.4，b c =0.528。
上式中P c 为气体在减缩喷管中膨胀所能达到的最低压力，称为临界压力P c =b c 。
P 1决定于进口压力。
气体在减缩喷管中由P 1膨胀到P 2=P c ,如图3.1曲线1所示，是最充分的完全膨胀情况。
这时，喷管出口的气体流速达到当地音速的数值，称为临界流速。
当备压P 2低于临界压力P c 时，气体在减缩喷管中不能继续膨胀到备压P 2，只能膨胀到临界压力P c 。
喷射燃烧器中喷雾特性的数值模拟与实验研究
喷射燃烧器中喷雾特性的数值模拟与实验研究引言喷射燃烧器是一种在工业生产和燃烧实验中广泛应用的装置。
在喷射燃烧器中，喷雾特性是影响燃烧效率和排放污染物的重要因素。
因此，在对喷射燃烧器进行优化设计和高效运行之前，必须对其喷雾特性进行全面深入的研究。
本文将介绍喷射燃烧器中喷雾特性的数值模拟和实验研究，首先对喷射燃烧器的相关原理和特性进行简要介绍，然后分别从数值模拟和实验研究两个方面探讨喷雾特性的相关内容，最后对未来的研究方向进行展望。
一、喷射燃烧器的原理和特性喷射燃烧器是一种将液体燃料喷射到燃烧室中并与空气混合燃烧的装置。
其基本原理是利用喷嘴产生高速液体流，将燃料分成小颗粒并喷入燃烧室中，在此过程中与空气混合，燃料与空气达到一定的浓度后自然燃烧。
在喷射燃烧器中，喷雾特性是燃烧效率和污染排放的重要影响因素。
喷雾特性主要包括燃料喷雾的形态、大小、速度等参数。
因此，对喷射燃烧器中的喷雾特性进行研究是优化设计和高效运行的关键。
二、数值模拟研究数值模拟是当前研究喷射燃烧器喷雾特性的主要方法之一。
在数值模拟中，利用计算机对液体燃料喷雾和分散过程进行模拟，并预测其喷雾特性。
数值模拟方法的主要优点是可以模拟出具体的燃料喷雾细节，如喷雾角度、速度、分布等参数，从而深入研究燃烧过程中的物理现象。
但是，数值模拟的结果可能受多种因素的影响，例如模型偏移、边界条件、精度等因素。
近年来，研究人员采用了各种数值模拟方法对喷射燃烧器中的喷雾特性进行了研究。
其中，最常用的数值模拟方法是CFD计算方法（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）。
CFD计算方法可以基于流体的运动方程和热传导方程，对流场进行预测。
目前，国内外研究人员在数值模拟方面的工作主要集中在喷嘴、喷雾、混合和燃烧等方面。
喷嘴方面的数值模拟主要包括单孔喷嘴、多孔喷嘴和空气辅助喷嘴等不同类型的喷嘴。
喷雾方面的数值模拟主要包括喷雾锥形、液膜分布、颗粒分布等方面的研究。
喷管特性实验_2
实验３ 喷管特性实验一、 实验目的（1）巩固和验证有关气体在喷管内流动的基本理论，掌握气流在喷管中流速、流量、压力的变化规律。
（2）测定不同工况下，气流在喷管内流量m的变化，绘制流量曲线。
（3）测定不同工况时，气流沿喷管各截面（轴相位置X ）的压力变化情况，绘制1p p Xx-关系曲线。
二、实验装置三、实验原理1．喷管中气流的基本原理由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式KPV a =得：c dc M A dA ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=12 马赫数M=c/a 显然，要使喷管中气流加速，当M<1时，喷管应为渐缩型（dA<0）；当气流M>1时，喷管应为渐扩型（dA>0）。
2．气体流动的临界概念喷管中气流的特征是dp<0，dc>0，dv>0，三者之间互相制约。
当某一截面的速度达到当地音速时，气流处于从亚音速变为超音速的转折点，通常称为临界状态。
临界压力比112-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=K KK ν，对于空气，ν=0.528当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时，通过喷管的气体流量便达到了最大值，或成临界流量。
可由下式确定：图1 喷管实验装置系统1. 实验段（喷管）；2. 孔板；3. 探针移动机构；4. 孔板压差计5. 调节阀；6. 真空泵；7. 风道入口； 8. 背压真空表； 9. 探针连通的真空表； 10. 稳压罐 11. 调节阀 12. 实验台支架11121212min max V PK K K K A m ⋅-⎪⎭⎫ ⎝⎛++= 式中：min A —最小截面积（对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积；对于缩放喷管即为喉部的面积。
本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44）。
3．气体在喷管中的流动 （1）渐缩喷管渐缩喷管因受几何条件（dA<0）的限制。
有公式可知：气体流速只能等于或低于音速（a C ≤）；出口截面的压力只能高于或等于临界压力（c P P ≥2）；通过喷管的流量只能等于或小于最大流量（max m m =）。
喷管中气体流动特性实验
喷管中气体流动特性实验1. 实验目的喷管是热工设备常用的重要部件，这些设备工作性能与喷管中气体流动过程有着密切系。
本实验以大气为气源，以喷管后的真空泵为动力，用真空罐稳定反压，通过调节阀随意调节反压，使气流以不同的速度流经喷管。
可达到以下目的： ⑴ 观察气流流经喷管时沿各截面压力的变化；⑵ 在各种不同工况下观察压力的变化和流量的变化，着重观察临界压力和最大流量现象。
2. 实验原理⑴ 渐缩喷管气体流经渐缩喷管时气流速度不断增大，压力、温度却不断减少，（见图2.1）出口 压力与进口压力之比β = p 2/p 1，β称为压力比， βc 称为临界压力比，11c 12-⎪⎭⎫ ⎝⎛+==βk k cr k p p气体在渐缩喷管中由p 1膨胀到p 2 = p cr ，这是最充分的完全膨胀。
此时气流达到当地音速a 。
当背压p b 大于临界压力p cr 时，p 2 = p b ，出口流速小于a ；当背压p b 等于临界压力p cr 时，p 2 = p cr ，出口流速等于a ；当背压p b 小于临界压力p cr 时，p 2 = p cr ，出口流速等于a ，但气流一旦离开出口截面就会突然膨胀，在喷管外降到背压p b (见图2.2) 。
⑵ 缩放喷管气体流经缩扩形喷管时完全膨胀的程度决定于喷管的出口截面A 2和喷管中最小截面积A min 的比值。
喷管在设计条件下工作时，气流完全膨胀，出口截面的压力p 2 = p b ，在最小截面A min 上，气流达到临界速度，压力为临界压力。
在进入喷管渐扩段后，气流继续膨胀，转入超音速流动，压力不断减小。
见图2—3中的曲线1。
气流在缩扩形喷管中流动时，如果背压p b 高于出口截面压力p 2，此时 气流膨胀过度，难以流出喷管渐扩段，在背图2.1压p b 作用下，气流在喷管出口处将产生激波。
气流通过激波，使压力升高并等于背压p b ，流出喷管。
见图2—3曲线2、3。
缩扩形喷管中气流产生激波的位置随着p b 的增大而沿着喷管轴线向最小截面移动；当背压继续提高时，缩扩形喷管最小截面上的压力也将不在保持临界压力，随背压p b 升高而升高，这时气流在喷管渐缩段的膨胀过程也将受背压改变的影响。
水平管油-水两相和油-气-水三相流动特性研究的开题报告
水平管油-水两相和油-气-水三相流动特性研究的开题报告一、选题背景和意义水平管内油、水和气体的三相流动是一种普遍存在于油气开采过程中的现象。
在油气生产过程中，往往需要注入水来增加压力，推动油和气上升，同时由于含水率的不同，也可能产生油-水两相流动。
因此，研究水平管内油-水两相和油-气-水三相流动特性，对油气行业的生产和应用具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容和方法本研究旨在探究水平管内油-水两相和油-气-水三相流动特性，采用数值模拟和实验相结合的方法，具体研究内容如下：1. 基于多相流模型的数值模拟研究：采用ANSYS Fluent等流体力学软件，建立水平管内油-水两相和油-气-水三相流动的多相流模型，并考虑流体压力、浮力和惯性效应等因素，对各种工况下的流动特性进行数值模拟研究。
2. 实验研究：设计合理的实验装置，通过对现场油气作业中的流体取样，对水平管内油-水两相和油-气-水三相流动的流速、压强、相分布等参数进行实验测量，并与数值模拟结果进行比较分析，验证模型的可靠性。
三、研究进展和展望目前，国内外对于水平管内油-水两相和油-气-水三相流动特性的研究已经有了一定的进展，各种数值模拟和实验方法也得到了广泛应用。
但是由于该现象的复杂性，仍然存在许多未解之谜，需要通过不断的深入研究逐步解决。
未来的研究可以从以下方面展开：1. 完善现有的流动模型，考虑更多因素对流动特性的影响，如管道倾角、管道形状等。
2. 通过对水平管内油-水两相和油-气-水三相流动过程的实验观测，生成更多的实验数据，优化数值模型。
3. 创新实验技术，通过多个物理量的联合观测，提高测量精度和可靠性。
四、预期成果和意义本研究预期通过数值模拟和实验研究，得到水平管内油-水两相和油-气-水三相流动的基本特性，如相分布、流速、压力等参数。
同时，本研究可以为模拟和预测油气生产中复杂的多相流动过程提供借鉴和指导，对于实际生产过程中的流量、压力等参数控制具有一定的参考价值。
LPG柴油混合燃料喷雾特性的试验研究
LPG/柴油混合燃料喷雾特性的试验研究肖合林 张煜盛 张辉亚华中科技大学能源与动力工程学院，武汉,430074E-mail: yszhang@摘要：本文采用高速摄影技术，对纯液化石油气(LPG)，以及LPG /柴油混合燃料的喷雾特性进行了对比实验研究，探讨了混合燃料成分、启喷压力、喷孔直径和喷射背压等参数对喷雾贯穿和喷雾形状的影响规律。
研究结果表明，在相同的喷射条件下，以纯LPG的喷雾贯穿距离最短，蒸发气化速度最快；四种燃料喷雾的贯穿距离均随背压的升高而减少，而其喷雾锥角则随背压的升高而增大；当背压大于LPG的临界压力时，两种混合燃料的喷雾贯穿距离和喷雾锥角均随喷射压力的上升、喷孔直径的增大而增大；背压对贯穿距离、喷雾锥角的影响均大于启喷压力。
关键词：液化石油气(LPG)；LPG /柴油混合燃料；高速摄影；喷雾特性1 引言近年来，为了降低柴油的消耗量并减少柴油机的污染物排放，国内外相继在市区和城际车辆上开展了LPG /柴油双燃料发动机的研究。
然而，现有LPG/柴油双燃料发动机的燃料供给方式，通常是将储存压力为2-3 MPa的液态LPG，采用进气道喷射或增设混合器的进气管混合进气方式。
这一类LPG供给方式有许多不足之处，如存在着因进、排气重叠角导致的燃料的短路损失，发动机的容积效率和输出功率较低，NOx排放没有明显改善，以及难以得到良好的发动机综合性能等。
究其原因，主要在于上述燃用LPG的燃烧方式，不能使LPG在燃料经济性和低排放方面所具有的潜力得到充分发挥。
为此，亟待探索一种新的组织LPG发动机燃烧过程的技术途径，如通过液态LPG与柴油混溶（以下简称混合燃料）,实现混合燃料在气缸内的直接喷射和压燃；或者是将液态纯LPG向发动机缸内直接喷射，借助于着火改善剂而使之在压燃式发动机中实现着火燃烧。
对于直喷式发动机而言，不论喷射的燃料是柴油还是液态纯LPG，其混合气的形成主要是在喷雾容积中进行的，因此，燃料喷雾扩展的空间结构及其油、气分布规律，对直喷式发动机的燃烧放热及污染物生成有着十分重要的影响。
流体动力式超声波燃油燃烧器的雾化特性.
流体动力式超声波燃油燃烧器的雾化特性本文总结了燃油燃烧器的应用现状,指明了其中存在的问题,在此基础上介绍了流体动力式超声波燃油燃烧器的原理,设计了实验所用的超声波燃油燃烧器,并对其进行了冷态雾化实验和冷态流动特性的数值模拟研究。
通过冷态雾化实验,分析了雾化空气压力、油压、气液比和油温(粘度)对雾化粒径和雾化角的影响。
实验表明:流体动力式超声波燃油燃烧器对重油和渣油均有良好的雾化效果,雾化粒径和雾化角均随着雾化气压的增大而减小,雾化气压越大,减小趋势越小;雾化粒径和雾化角均随着油压的增大而增大,油压越大,增大趋势越小;雾化粒径和雾化角均随着气液比的增大而减小,存在一最佳气液比,达到此气液比后,再增大气液比,雾化粒径和雾化角变化不明显;重油和渣油的雾化粒径随着油温的增大而减小,重油温度到达90℃时,雾化粒径能降到30?m以下。
在冷态雾化实验的基础上,本文为所研究的流体动力式超声波燃油燃烧器设计了相应的配风器,配风器设计为轴向可动叶轮配风器。
通过拉杆,改变叶轮的位置,当叶轮向外拉时,部分空气可由叶轮外的环形间隙进入燃烧室,前后移动叶轮,可以改变旋流风与直流风的比例,从而可以调节二次空气的旋流强度。
在冷态雾化实验和所设计配风器的基础上,本文又进行了冷态流动特性的数值模拟研究,主要研究二次空气的旋流强度对空气流场及雾化液滴分布的影响。
模拟结果表明:二次空气的旋流强度越大,对液滴的作用越强烈,二次空气与雾化液滴的混合越充分。
通过对流体动力式超声波燃油燃烧器的冷态雾化实验和冷态流动特性的数值模拟的研究,发现该燃油燃烧器对劣质燃料有很好的雾化效果。
本文对流体动力式超声波燃油燃烧器的特点进行了总结,指出了其优点和不足之处,对今后设计出适合工业应用的流体动力式超声波燃油燃烧器提供了依据,具有较高的应用价值。
同主题文章[1].黄翔,李刚,颜苏芊. 流体动力式空调喷水室理论及靶式撞击流喷嘴的实验研究' [J]. 暖通空调. 2004.(12)[2].武俊梅,黄翔,邹平辉,苏光辉. 人工神经网络在流体动力式喷水室热工性能研究中的应用' [J]. 流体机械. 2000.(02)[3].黄翔,颜苏芊,武俊梅,殷清海,狄育慧,李刚. 流体动力式空调喷水室的理论与热工性能实验研究' [J]. 制冷学报. 2002.(03)[4].黄翔,颜苏芋,李刚,卢迅,许世刚. 撞击流技术与空调流体动力式喷水室的研究' [J]. 制冷空调与电力机械. 2002.(04)[5].黄翔,武俊梅,邹平辉,卢迅. 流体动力式空调喷水室的实验研究' [J]. 暖通空调. 2000.(01)[6].徐小宁. 高效低耗水煤浆制备技术' [J]. 设备管理与维修. 2005.(06)[7].王祝堂. 节油5～15%的超声乳化节油器' [J]. 有色冶金节能.1994.(02)[8].苑金生. 国外加气混凝土生产工艺设备新进展' [J]. 中国建材装备. 1998.(01)[9].王贵昌. 燃油掺水节能控制' [J]. 工业仪表与自动化装置. 1983.(02)[10].黄翔,武俊梅,狄育慧. 两种新型空调设备的开发' [J]. 棉纺织技术. 2000.(12)【关键词相关文档搜索】：热能工程; 超声波; 雾化; 燃油燃烧器; 配风器; 数值模拟【作者相关信息搜索】：北京工业大学;热能工程;王景甫;王建勋;。
化工专业实验“管式反应器流动特性”实验报告
化工专业实验预习报告“管式反应器流动特性”实验报告学生姓名：班级：学号：实验组号：同组姓名：实验时间：任课老师：撰写实验报告时间：20 年月日管式反应器流动特性测定实验1 实验目的１.了解连续均相管式循环反应器的返混特性； ２.分析观察连续均相管式循环反应器的流动特征； ３.研究不同循环比下的返混程度，计算模型参数n 。
2 实验原理及要点在工业生产上，对某些反应为了控制反应物的合适浓度，以便控制温度、转化率和收率，同时需要使物料在反应器内由足够的停留时间，并具有一定的线速度，而将反应物的一部分物料返回到反应器进口，使其与新鲜的物料混合再进入反应器进行反应。
在连续流动的反应器内，不同停留时间的物料之间的混和称为返混。
对于这种反应器循环与返混之间的关系，需要通过实验来测定。
在连续均相管式循环反应器中，若循环流量等于零，则反应器的返混程度与平推流反应器相近，由于管内流体的速度分布和扩散，会造成较小的返混。
若有循环操作，则反应器出口的流体被强制返回反应器入口，也就是返混。
返混程度的大小与循环流量有关，通常定义循环比R 为：流量离开反应器物料的体积循环物料的体积流量R (1)其中，离开反应器物料的体积流量就等于进料的体积流量循环比R 是连续均相管式循环反应器的重要特征，可自零变至无穷大。
当R=0时，相当于平推流管式反应器； 当R=∞时，相当于全混流反应器。
因此，对于连续均相管式循环反应器，可以通过调节循环比R ，得到不同返混程度的反应系统。
一般情况下，循环比大于20时，系统的返混特性已经非常接近全混流反应器。
返混程度的大小，一般很难直接测定，通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。
然而测定不同状态的反应器内停留时间分布时，我们可以发现，相同的停留时间分布可以有不同的返混情况，即返混与停留时间分布不存在一一对应的关系，因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度，而要借助于反应器数学模型来间接表达。
气体协流水雾作用下层流预混火焰拉伸规律
气体协流水雾作用下层流预混火焰拉伸规律
刘晅亚;陆守香;朱迎春;刘义;陈东梁
【期刊名称】《中国科学技术大学学报》
【年(卷),期】2006(036)010
【摘要】在气体协流管式燃烧器研究的基础上,利用高速纹影系统对细水雾作用下层流预混火焰拉伸、熄火规律进行了实验研究,并分析了细水雾抑制气体预混火焰的条件.实验结果表明:火焰面拉伸规律与燃料浓度、气体流量以及水雾雾滴直径有关;对于大滴径协流水雾,水雾载荷比越小,火焰面拉伸现象越明显.
【总页数】6页(P1057-1062)
【作者】刘晅亚;陆守香;朱迎春;刘义;陈东梁
【作者单位】中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,安徽合肥,230027;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,安徽合肥,230027;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,安徽合肥,230027;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,安徽合肥,230027;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,安徽合
肥,230027
【正文语种】中文
【中图分类】X928.7
【相关文献】
1.汽油蒸气/空气预混火焰的无拉伸层流燃烧速率 [J], 李阳超;杜扬;齐圣;李国庆;王世茂
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液体推进剂液雾序列脉冲电点火特性研究的开题报告
液体推进剂液雾序列脉冲电点火特性研究的开题报告一、研究背景及意义液体推进剂液雾序列脉冲电点火是一种将电能转化为火焰能的高科技技术，其在飞行器的航空推进、交通运输、能源开发等领域中有着广泛的应用前景。
液雾序列脉冲电点火技术可以提高燃烧效率、降低环境污染、提高发动机的安全可靠性。
因此，对液体推进剂液雾序列脉冲电点火特性的深入研究具有重要意义。
二、研究现状及存在问题目前，国内外对液雾序列脉冲电点火的研究主要集中在如何提高点火能量和稳定性、优化喷嘴结构等方面。
但是，缺乏对液雾序列脉冲电点火特性的深入探究，如对点火阈值与流量、气膜和液膜性质的关系等方面的研究较为薄弱。
三、研究内容本次研究将以液体推进剂液雾序列脉冲电点火为研究对象，深入探究其液体雾化特性与点火特性的相互关系，重点研究以下几个方面：1. 液体雾化特性分析：通过实验研究，分析液雾的尺寸分布、吸湿性、扩散性等参数对液雾序列脉冲电点火的影响。
2. 离子激发机理分析：探究离子在高电场下的运动特性和电场强度的影响，研究离子对液雾点火的激励过程和机理。
3. 喷嘴性能分析：通过喷嘴结构的优化设计，提高雾化质量和点火效率，探究不同喷嘴对液雾序列脉冲电点火特性的影响。
4. 点火阈值与流量、气膜、液膜性质的关系：通过研究液雾序列脉冲电点火的点火阈值与流量、气膜和液膜性质的关系，探究电弧点火与电容点火的差异性。
四、研究方法本研究采用实验室模拟实验与数值模拟相结合的方法进行研究。
通过自主设计的液雾序列脉冲电点火实验系统，实现液体雾化和点火过程的控制；通过CFD分析软件，对液雾序列脉冲电点火的流场、电场以及离子激发效应进行数值模拟。
五、预期成果本研究将为液体推进剂液雾序列脉冲电点火技术研究提供一定的理论和实验依据。
预期达到以下成果：1. 探究液雾序列脉冲电点火机理，建立液雾化特性与点火特性的数学模型。
2. 研究不同喷嘴对液雾序列脉冲电点火特性的影响，提高液雾序列脉冲电点火的点火能量和稳定性。
燃气快速吹水过程数值研究的开题报告
燃气快速吹水过程数值研究的开题报告一、研究背景燃气快速吹水是工程实践中常见的一种现象，其运动过程复杂，涉及到多种流动和传热机理。
燃气快速吹水时，气体从装置中高速喷出并与水相互作用，形成快速混合流，进而导致局部压力和温度梯度的变化。
燃气快速吹水过程的数值研究能够为工程实践提供必要的理论指导和技术支持。
例如，通过数值模拟分析燃气快速吹水的运动规律和传热机理，可以优化传热设备的设计方案，提高传热效率和节能水平；同时，对于燃气快速吹水事故的预测和控制也有非常重要的意义。
二、研究内容本研究拟通过数值模拟的方法，分析燃气快速吹水过程中气体/水介质间的相互作用和传热机理，在此基础上针对不同条件下的燃气快速吹水过程进行数值模拟计算。
具体的研究内容包括：1. 建立燃气快速吹水过程的数学模型，包括燃气和水的流动运动方程、质量守恒方程、能量守恒方程和物质传递方程等；2. 开发相应的数值计算方法和程序，对燃气快速吹水过程进行数值模拟计算；3. 分析不同参数下燃气快速吹水的流动特性、传热特性和温度分布等，探究其内部机理和规律；4. 验证数值模拟结果的准确性和可靠性，同时借助实验测试数据进行模型优化和参数校正。
三、研究意义本研究的意义在于：1. 探究燃气快速吹水过程中的流动特性和传热机理，为传热设备的设计和优化提供理论指导和技术支持；2. 提高燃气快速吹水过程的安全性和可靠性，预防和遏制类似事故的发生；3. 推动数值计算方法在燃气快速吹水等领域的应用，为更为复杂的流体力学问题提供经验和数据支持。
四、研究方法及计划本研究将采用数值模拟的方法，建立燃气快速吹水过程的数学模型，并开发相应的数值计算方法和程序进行数值模拟计算。
计划在研究的前期进行数学模型的建立和数值计算方法的开发，中期进行数值模拟计算和数据分析，后期对模型进行验证和优化。
五、研究进展及成果本研究目前正在进行初步的文献综述和理论分析，计划在接下来的几个月内完成数学模型的建立和数值计算方法的开发。
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图 6 则给出喷雾压力在 0.4MPa 以及 0.8MPa 时，喷头在不同位置，在不同进气流量条 件下，水雾雾通量在燃烧管沿轴向上分布曲线。从图中可以看出，燃烧管管口的雾通量随着
进气流量的增大而增大，距离在 0.4MPa 喷雾压力以及不同进气流量条件下，燃烧管轴向雾 通量在距管口 10mm 至 30mm 之间保持稳定；在燃烧管管口位置，雾通量随着进气流量的 增大而增大。在 0.8MPa 喷雾压力条件下，燃烧管轴向雾通量随着进气流量的增大基本上是 不断减少的；在 0.17l/min 的低进气流量条件下，处于燃烧管管口位置的雾通量，较 0.4MPa 喷雾压力时的雾通量要大。
图 4 给出了 0.4MPa 喷雾压力条件下，喷头距进气孔不同距离时燃烧管出口轴线方向上 不同测面高度的水雾液滴直径变化曲线。从图中可以看出：喷头与进气孔相平时，在较低的 进气流量条件下靠近燃烧管管口处的水雾液滴粒径较大；当进气流量大于 4l/min 以后，沿 燃烧管轴线方向上液滴直径随进气流量的增大而逐渐增大。当喷头距离进气孔 30mm 时， 靠近燃烧管管口位置的小粒径雾滴有所增多，随着进气流量的增大，在燃烧管出口轴向
平截面为一个椭圆面。本文实验应用的 LDV/APV 系统的两束入射光直径φ 为 1.7mm，入射
2
光相干光源间距 d 为 17mm，入射光焦距 fr 为 300mm，入射光夹角为 2θ 。
ColorLink IFA755
ColorBurnt
图 2 三维激光相位多普勒 LDV/APV 系统装置图 Fig.2 The typical 3D LDV/APV system
其中 tgθ = d 2 fr 。
2 实验结果与分析
本文利用 LDV/APV 系统，分别对喷雾压力为 0.4MPa 和 0.8MPa，N10 喷头在燃烧管内 不同位置时燃烧管出口处的水雾特性进行测量，其中喷头 N10 雾锥角为 90°,喷孔直径为 0.25mm，雾化射流长度为 127mm。
1 引言
细水雾由于具有良好的液滴分散性、高热容、易蒸发等特性，在火灾和爆炸防治的研究 应用方面得到了人们的普遍关注[1-3]。相应的水雾抑爆装置在液化石油、天然气储罐及管道 输送保护，煤矿井下瓦斯防爆、抑爆等领域也得到了一定程度的应用与发展[4-5]。水雾隔爆、 抑爆过程主要是水雾液滴与预混气体火焰之间相互作用过程，通常人们对气体预混火焰与水 雾作用的实验研究方法主要有两类：(1)火焰传播管实验方法[6-8]；(2)驻定火焰法[9,10]。目前 所见的驻定火焰实验主要是水雾与火焰对撞的实验方法[9]，可就水雾的吸热、降温以及隔氧 窒息效果进行研究，但实验时对撞方式作用于火焰的水雾会对火焰产生很强的扰动，从而影 响对水雾与预混火焰之间的相互作用以及火焰燃烧速度的观测。为研究细水雾对火焰燃烧速 度以及水雾对预混气的惰化阻燃效果，Fuss 等人利用管式燃烧器研究了液滴直径小于 1μm 的同向流细水雾与甲烷空气预混气体火焰的相互作用，研究结果表明：细水雾在一定条件下 比 N2、CF4 等惰性气体对预混气体火焰具有更好的抑制效果，细水雾对预混气体火焰燃烧速 度的抑制作用不仅是由于水雾的热动力学作用的结果，而且水雾在对燃烧的化学反应的阻隔
1 实验装置及测试方法
本实验台在 Fuss 管式燃烧器的基础上设计加工而成，如图 1 所示，实验台主要分为预 混气体混合段、细水雾生成系统、管式燃烧器、点火系统以及控制系统五部分组成。预混气 浓度通过流量配比的方法进行配制，混气槽出口设有采样口，利用红外分光光谱仪对配制混 合气浓度进行在线标定；管式燃烧器壁厚 2mm 内径 35mm，采用不锈钢管材料加工而成， 燃烧喷嘴出口直径为 15mm；在距离燃烧喷嘴下方 50mm 处设置有两层隔栅网，隔栅网孔径 为 2mm；预混气体进气孔位置水平对称布置，进气孔距燃烧管喷嘴垂直高度 400mm，燃烧 管内水雾喷头距离进气孔的高度 L 可以上下调整；预混气进气、点火系统以及细水雾喷放 分别采用电磁阀进行实时控制。
基金项目：国家“十五”科技攻关项目 2004BA803B0108，安徽省人才开发基金项目 2004Z024| 作者简介：刘晅亚(1976.4－)，男，河南平顶山市人，中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室博士研究 生 xuanya@。*通讯联系人: sxlu@。
up
17mm
D2 300mm
2θ
a S
a
D1
1.7mm
图 3 相干光交汇点的干涉条纹测量截面 Fig.3 The metrical section of coherent light
利用 LDV/APV 系统对不同工况条件下燃烧管出口细水雾流场进行速度以及雾滴直径
等雾场特性参数的测量，进而可得到雾通量在燃烧管轴向不同空间位置的分布。实验可测得
水雾平均雾滴直径，粒子数浓度以及雾粒速度，将雾滴颗粒按粒径大小分为ｎ类，则通过该
点位置的平均雾通量可由下式表达[12]：
n
∑ Q w =
Qi
(1)
i=1
则在 T( µm )的整个测量时间内，通过测量体截面的第 i 类大小的水雾液滴的体积通量
Qi (ml/cm2s)可由下式表示：
Qi = 100 πS3i
图 1 预混气体协流水雾管式燃烧器实验台结构示意图 Fig.1 The sketch map of tube flame burner equipment with coflow water mist system
为研究不同预混气体流量、喷雾压力以及喷头与进气孔距离条件下，气体协流细水雾 在燃烧管管口的水雾分布，本文利用 LDV/APV 系统进行了水雾特性参数的测量。LDV/APV 系统装置结构如图 2 所示，主要由氩离子激光光源、光纤传输光路、接收光路、信号处理器、 以计算机为中心的测控与流场诊断数据分析系统，以及三维坐标架位移机构等组成。激光相 位多普勒 LDV/APV 系统采用双散射光相干测量方法，在测量空间相干光汇聚产生一组干涉 条纹，如图 3 所示。而激光测速的空间分辨率决定于仪器的有效测量体积，对于双散射光束 型光路，其有效测量体积是一个椭球体，则所测量颗粒通过两束入射光所组成的测量体的水
1
同样起到显著的效果[11]。 为进一步研究细水雾对可燃气云惰化的工程应用条件，以及水雾惰化与抑制火焰传播的
机理，本文在管式燃烧器研究的基础上，设计制造了预混气体协流水雾惰化与抑制燃烧管实 验台，利用预混气协流作用，使水雾/甲烷/空气三者预先混合，然后由管式燃烧器喷嘴处一 起喷出，并采用三维激光多普勒测速计和可适性相位多普勒速度计系统（简称三维 LDV/APV 系统）对管式燃烧器烧嘴出口处的气体协流水雾特性进行实验测量，并对气体协流水雾的两 相流相互作用过程进行了理论研究与分析。
(2)
6TAi
其中 d ji ( µm )为第 i 类水雾液滴的中第 j 个微粒直径，该类中共有 Ni 个微粒，则：
Ni
∑ S3i =
d
3 ji
(3)
j =1
测量体横截面积 Ai 则为：
Ai
=
πφ 2 4 cosθ ⋅sinθ
(4)
3
droplet diameter D32/µm droplet diameter D32/µm
4
Droplet Velocity U/ ms-1
flux of water mist Q /ml(cm2s)-1 w
Droplet Velocity U/ ms-1
0.7
z=0
z=10mm
0.6
z=20mm
z=30mm
z=40mm
0.5
0.7
z=0
z=10mm
10mm 至 30mm 范围内，水雾液滴粒径变化不大，基本维持在 45 µm 至 65 µm 之间；而处 于管口和距离管口 40mm 的水雾液滴随着进气流量的增大，滴径在 100 µm 以上的大粒径水
雾有所增加。
150
z=0
135
z=10mm
z=20mm
120
z=30mm
105
z=40mm
90
150
Liu Xuanya, Lu Shouxiang*,Qinjun , Zhu Yingchun
(1 State Key Laboratory of Fire Science, University of Science and Technology of China, Hefei 230027,China )
3 14 cool water
2
1
16
4
5
L H
15
8 13
9
10
Air
C H4
6
7
water tank
air
11
12
Air
C H4
1.管式燃烧器 2.隔栅 3.点火器 4.水雾喷头 5.排水管 6.储水罐 7.喷雾动力气瓶 8.混气槽 9.空气流量计 10.甲烷流量计 11.空气气瓶 12.甲烷气瓶 13.电磁阀 14.燃烧喷嘴 15.喷雾电磁阀
z=0
z=10mm
135
z=20mm
z=30mm
120
z=40mm
105
75
90
60
75
45
60
30 15
0
L=30mm
45
(a)
2
4
6
8
flux of inlet gas q/lmin-1
30
10
0
L=0mm
(b)
2
4
6
8
10
flux of inlet gas Q/lmin-1
图 4 喷头在距进气孔不同位置时,燃烧管出口轴向上水雾液滴 D32 直径变化曲线图
Abstract: LDV/APV system was employed to study the water mist character in tube flame burner. The effects of coflow inlet gas on the droplets movement were analyzed. In addition, the water mist characters and the tow-phrase flow of the tube burner with different coflow conditions were also studied in theory. Key words: water mist; coflow; tube burner; tow-phrase flow