[实用新型]一种透明喷嘴内部空穴流动可视化研究的自循环装置

说明书

技术领域

本实用新型特涉及一种实现透明喷嘴内部空穴流动可视化研究的自循环装置，属于柴油机和水力空化技术领域，该装置可应用于柴油机喷嘴内部流动以及气液两相流（空穴）的试验研究。 

背景技术

柴油机由于其优良的燃油经济性、耐久性和CO2的低排放性，在21世纪作为交通运输领域主要动力的地位将继续保持下去，但其发展受到了氮氧化物（NOx）和颗粒（PM）排放高、噪声大等因素的挑战。NOx和PM产生于燃烧过程，燃油的喷雾混合作为燃烧的边界条件之一，与燃烧过程的关系最为直接，从而对燃烧及柴油机的排放性能有着决定性的影响。近年来国外大量研究表明喷嘴内部空穴现象是造成喷孔出口燃油雾化的一个重要因素，喷嘴内部空穴现象的发生、发展和溃灭对随后的射流雾化有着重大影响，但由于空穴现象自身问题的复杂性，关于空穴现象如何影响随后的喷雾雾化机理还有待进一步探究，因此迫切需要对喷嘴内部空穴展开详实的探究，从而揭示空泡的初生、发展和溃灭机理以及获得精确的气液分界面，最终建立精确的空穴两相流模型，为空穴这一特殊两相流问题研究做出贡献。

而了解喷嘴内部空穴现象的发生、发展和溃灭机理需要深入的了解空泡的流动动态特性和流动结构，这就需要对喷嘴内空泡流动进行相关的试验研究。为了研究喷孔内空穴的发展、发展和溃灭机理，需要采用各种测试手段来研究喷孔内空穴形态，喷孔内流速度分布以及获得喷嘴内部详细流动结构和精确的气液分界面。这就需要采用高速摄影、PIV以及X射线成像技术等测试手段来研究喷嘴内空穴流动过程。但是采用上述测试手段来研究喷嘴内部流动特性时，有如下几个难点：首先，整个试验过程需要自动循环而且密闭，不能有半点泄漏；其次，要保证整个试验过程中，试验台必须连续安全稳定运行，保证整个试验过程是一个准静态过程；再次，试验过程中压力要保证可调和精密测量；最后，透明喷嘴的加工，要保证耐压和高精度，同时还需要保证被测零件方便拆装。

实用新型内容

针对现有技术中喷嘴内部空穴现象研究装置存在的上述问题，本实用新型提出一种可实现连续工作且密闭的透明喷嘴内部空穴流动可视化研究的自循环装置。

本实用新型的技术方案是：

一种透明喷嘴内部空穴流动可视化研究的自循环装置，包括油路系统、传动系统和监控系统。

所述油路系统用于保证燃油的自循环流动，所述油路系统包括依次通过油路管道连接的油箱、粗滤清器、精滤清器、油压调节阀、喷嘴、量筒、回油管，油箱中设置有用于根据试验需要启闭的加热器，燃油从油箱中抽出，被加热器加热到试验所需温度后，经过粗滤清器、精滤清器、油压调节阀、喷嘴、量筒、回油管，再回到油箱。

所述传动系统用于将低压油转换成高压油和保证测试喷嘴的可拆装性及密封性，所述传动系统包括连接于粗滤清器和精滤清器之间的电动机和输油泵、连接于喷嘴进口端的气压缸、与气压缸相连的外接气泵。

所述监控系统用于实现压力和温度的调节、流量和压力的精密测量及试验数据的实时记录和存储；所述监控系统包括设置于油压调节阀和喷嘴之间的流量传感器、与油压调节阀和加热器相连的控制面板。

作为本实用新型的进一步改进，所述喷嘴为横截面为“H”形且其下端带有凸起的的透明平板喷嘴，所述透明平板喷嘴的中轴线处设有使燃油流过的通孔，透明平板喷嘴的上端与气压缸相连，下端的凸起与量筒相连通。

作为本实用新型的进一步改进，所述油压调节阀通过调节阀的开度对油压进行调节。

作为本实用新型的进一步改进，所述外接气泵的工作状态包括充气状态和泄压状态，外接气泵上设有泄压阀，气压缸下方设有复位弹簧；充气状态下，外接气泵将高压气体传递给气压缸，气压缸在高压气体的作用下向下运动，推动喷嘴向下运动，实现喷嘴的密封安装；泄压状态下，泄压阀向上抬起，气压缸在复位弹簧的作用下向上运动，实现喷嘴的拆卸。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种透明喷嘴内部空穴流动可视化研究的自循环装置，能够实现自动循环，保证进行试验测试时的时间要求，流量、压力和温度可任意调整且流量、压力测量精度高，同时该装置采用气压控制，拆装透明平板喷嘴操作方便，且密封性好，所有数据通过仪表实时显示。此外，整个装置的结构简单，易于实现。 

附图说明

图1 是本实用新型一种透明喷嘴内部空穴流动可视化研究的自循环装置的结构示意图；

图2 是本实用新型中透明平板喷嘴的结构示意图。