一种横风喷雾测试系统和测试方法技术方案

本发明专利技术提供了一种横风喷雾测试系统和方法，包括空气压缩机、高压储气罐、均匀气流产生装置、光学测试模块和观测室；空气压缩机通过进气管与高压储气罐连接；高压储气罐通过连接管与均匀气流产生装置的进气端连接；观测室的进气端与均匀气流产生装置的出气端连接；观测室的出气端与排气管连接；光学测试模块与观测室连接；本发明专利技术利用均匀气流产生装置产生速度场分布均匀的气流，研究气体流动对发动机燃油喷雾雾化特性的影响。将燃油喷射到横风中，一方面测量横风气流对其喷雾宏观结构以及发展的影响；另一方面测量喷雾局部液滴粒径和速度分布以及SMD在整个宏观喷雾中的空间分布。这些数据对于实际发动机喷雾模型的验证和改进具有重要的指导价值。具有重要的指导价值。具有重要的指导价值。

【技术实现步骤摘要】
一种横风喷雾测试系统和测试方法


[0001]本专利技术属于发动机喷雾试验
，尤其涉及一种横风喷雾测试系统和测试方法。

技术介绍

[0002]在气相横风中的燃油喷射是航空发动机以及车用发动机燃烧室中的普遍工作模式，它们需要快速的燃油贯穿、蒸发混合与点燃。横风喷射的方法加强了火焰稳定性、增加了燃烧效率并因此减少了污染物排放。在柴油发动机尾气后处理系统中，尿素SCR系统是控制柴油机尾气NOx排放的核心。SCR系统中喷嘴将尿素水溶液喷射至尾气管中形成尿素水溶液喷雾，整个喷雾过程会受到横向排放尾气的影响，横风效应同样不容忽视。
[0003]然而，目前的喷雾测试试验大部分是在定容弹中进行，即燃油喷射到静止的空气中，忽略了气流的影响，因此有必要对现有的喷雾测试技术进行改进。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种横风喷雾测试系统，利用均匀气流产生装置产生速度场分布均匀的气流，模拟实际发动机燃烧室或柴油发动机尾气处理装置工作过程中横风气流以及背压条件。将燃油喷射到横风中，一方面测量横风气流对其喷雾宏观结构以及发展的影响；另一方面测量横风喷雾局部液滴粒径和速度分布以及SMD在整个宏观横风喷雾中的空间分布。这些数据对于实际发动机喷雾模型的验证和改进具有重要的指导价值。
[0005]本专利技术的一个方式的目的之一是提供所述横风喷雾测试系统的测试方法，用于在横风喷雾测试系统中进行横风喷雾测试，测量喷雾局部液滴粒径和速度分布以及SMD在整个宏观喷雾中的空间分布。
[0006]注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。
[0007]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0008]一种横风喷雾测试系统，包括空气压缩机、高压储气罐、均匀气流产生装置、光学测试模块和观测室；
[0009]所述空气压缩机通过进气管与高压储气罐连接；所述高压储气罐通过连接管与均匀气流产生装置的进气端连接；所述观测室的进气端与均匀气流产生装置的出气端连接；所述观测室的出气端与排气管连接；所述光学测试模块与观测室连接。
[0010]上述方案中，所述均匀气流产生装置包括依次连接的扩散段、整流段和收缩段；
[0011]所述扩散段内设有若干均匀排布的导叶；所述整流段前段设有若干筛网，筛网筛孔尺寸从前到后依次减小。
[0012]上述方案中，所述收缩段曲线满足公式：
[0013][0014]式中：y为剖面曲线到中心x轴的距离，y0为最大截面半长，y1为最小截面半长，L
c
为收缩段长度。
[0015]上述方案中，所述均匀气流产生装置内表面做抛光处理。
[0016]上述方案中，所述进气管上设有阀门Ⅰ，连接管上设有阀门Ⅱ，排气管上设有阀门Ⅲ。
[0017]上述方案中，所述连接管上还设有T型接口；示踪粒子发生器接入T型接口。
[0018]上述方案中，所述观测室两侧和底部设有视窗台阶，视窗台阶上设有观测视窗；观测视窗上设有视窗端盖；
[0019]所述视窗台阶与观测视窗的接触面设有密封槽，在密封槽中设有橡胶圈；所述视窗端盖与观测视窗之间设有四氟垫圈。
[0020]上述方案中，所述观测室上部设有喷油器适配器、热线风速探头和压力传感器；所述观测室在喷油器适配器处设有台阶，喷油器适配器与观测室壳体连接；喷油器适配器上设有喷油器，喷油器喷嘴伸入观测室，且喷油器产生喷雾入射方向垂直于观测室上表面；
[0021]所述热线风速探头位于观测室中央位置，用于检测观测室内的风速；所述压力传感器与观测室壳体内部连通，压力传感器用于检测观测室内的压力。
[0022]上述方案中，所述光学测试模块包括热线风速仪、PLC控制器、同步控制器和光学测量系统；
[0023]所述热线风速仪与热线风速探头连接；所述PLC控制器分别与热线风速仪、压力传感器以及同步控制器连接；所述同步控制器分别与喷油器、PLC控制器以及光学测量系统连接。
[0024]一种横风喷雾测试系统的测试方法，包括如下步骤：
[0025]安装喷油器：将喷油器适配器安装在观测室上，将喷油器装入到喷油器适配器中，喷油器触发信号线接入同步控制器，设定触发时间和喷油持续期；
[0026]搭建光学测试系统：将光学测试系统通过观测视窗观测观测室内部；将示踪粒子发生器装入T型接口；
[0027]连接控制系统：将热线风速仪模拟信号和压力传感器模拟信号接入PLC控制器，PLC控制器触发信号接入同步控制器，在PLC控制器中设定风速和背压；
[0028]进行试验：打开阀门Ⅰ，关闭阀门Ⅱ、阀门Ⅲ，启动空气压缩机，待高压储气罐中压力达到设定压力时，关闭阀门Ⅰ，打开阀门Ⅲ，启动示踪粒子发生器，迅速完全打开阀门Ⅱ，待系统自动记录数据，记录数据完成后，关闭阀门Ⅱ，关闭示踪粒子发生器；
[0029]试验过程中时刻关注观测视窗，如果观测视窗模糊，关闭阀门Ⅱ，全开阀门Ⅲ，然后清理观测室。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0031]根据本专利技术的一个方式，均匀气流产生装置可产生速度场分布均匀的气流，可以有效的模拟发动机燃烧室或柴油发动机尾气处理装置工作过程中横风气流以及背压条件。
[0032]根据本专利技术的一个方式，在观测室中将燃油喷射到横风中，一方面可以测量横风气流对其喷雾宏观结构以及发展的影响；另一方面可以测量喷雾局部液滴粒径和速度分布
以及SMD在整个宏观喷雾中的空间分布。
[0033]根据本专利技术的一个方式，本专利技术提出的横风喷雾测试系统可有效测试气流对喷雾雾化特性的影响，对于实际发动机喷雾模型的验证和改进具有重要的指导价值。
[0034]注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本专利技术的一个方式并不一定必须具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。
附图说明
[0035]图1为本专利技术一实施方式的所述横风喷雾测试系统示意图。
[0036]图2为本专利技术一实施方式的所述均匀气流产生装置示意图。
[0037]图3为本专利技术一实施方式的所述均匀气流产生装置收缩段剖面曲线图。
[0038]图4为本专利技术一实施方式的所述观测室剖面图。
[0039]图5为本专利技术一实施方式的所述控制系统示意图。
[0040]图6为本专利技术一实施方式的所述观测室横风速度场标定图。
[0041]图7为本专利技术一实施方式的所述观测室压力、风速随时间变化关系标定图。
[0042]图8为本专利技术一实施方式的横风气流作用下喷雾宏观结构图。
[0043]图9为本专利技术一实施方式的横风气流作用下喷雾微观粒径测试图。
[0044]图10为本专利技术一实施方式的横风气流作用下喷雾微观粒径分布图。
[0045]图中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种横风喷雾测试系统，其特征在于，包括空气压缩机(1)、高压储气罐(4)、均匀气流产生装置(8)、光学测试模块(9)和观测室(10)；所述空气压缩机(1)通过进气管(3)与高压储气罐(4)连接；所述高压储气罐(4)通过连接管(5)与均匀气流产生装置(8)的进气端连接；所述观测室(10)的进气端与均匀气流产生装置(8)的出气端连接；所述观测室(10)的出气端与排气管(11)连接；所述光学测试模块(9)与观测室(10)连接。2.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述均匀气流产生装置(8)包括依次连接的扩散段、整流段和收缩段；所述扩散段内设有若干均匀排布的导叶(15)；所述整流段前段设有若干筛网(16)，筛网(16)筛孔尺寸从前到后依次减小。3.根据权利要求2所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述收缩段曲线满足公式：式中：y为剖面曲线到中心x轴的距离，y0为最大截面半长，y1为最小截面半长，L
c
为收缩段长度。4.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述均匀气流产生装置(8)内表面做抛光处理。5.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述进气管(3)上设有阀门Ⅰ(2)，连接管(5)上设有阀门Ⅱ(6)，排气管(11)上设有阀门Ⅲ(12)。6.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述连接管(5)上还设有T型接口(7)；示踪粒子发生器接入T型接口(7)。7.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述观测室(10)两侧和底部设有视窗台阶(25)，视窗台阶(25)上设有观测视窗(23)；观测视窗(23)上设有视窗端盖(26)；所述视窗台阶(25)与观测视窗(23)的接触面设有密封槽，在密封槽中设有橡胶圈；所述视窗端盖(26)与观测视窗(23)之间设有四氟垫圈。8.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述观测室(10)上部设有喷油器适配器(20)、热线风速探头(21)和压力传感器(22)；所述观测室(10)在喷油器适配器(20)处设有台阶，喷油器适配器(20)与观测室壳体(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯择昊，司占博，郭敏，金煜，何志霞，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：