[发明专利]一种能够纠正落点漂移的液滴碰壁实验装置

说明书

本发明公开了一种能够纠正落点漂移的液滴碰壁实验装置，属于液滴碰壁实验技术领域，包括：气路模块、气流加速控制模块、防风长管、滑动导轨、支撑平台及液滴产生模块；所述气路模块用于提供驱动液滴加速下落的气体；所述液滴产生模块用于重复产生单个液滴；所述气流加速控制模块用于对气路模块提供的气体的气流进行引导，消除湍流，产生层流，并通过层流对液滴进行加速处理，使液滴加速下落，滴落在测试平面上；所述防风长管安装在滑动导轨上，且处于竖直状态，其底部与所述测试平面留有间隙，其顶部正对气流加速控制模块的液滴出口端；本发明通过增加内径比液滴大的防风长管，可以完全锁定液滴的落点，有效解决外部空气对液滴造成漂移的问题。

技术领域

本发明属于液滴碰壁实验技术领域，具体涉及一种能够纠正落点漂移的液滴碰壁实验装置。

背景技术

随着发动机机强化程度不断提高，在低转速大负荷工况下出现了一种被称为“超级爆震”的不正常燃烧现象，缸内峰值压力可超过30MPa，压力震荡幅度可超过20MPa，具有极强的破坏性，可造成火花塞断裂、气门熔断或活塞烧蚀。早燃是指火花点火前出现的着火现象，早燃和超级爆震之间存在着密切的联系。超级爆震前一定发生了早燃，早燃是发生超级爆震的必要非充分条件。因而，抑制超级爆震的一条重要途径就是杜绝早燃。机油液滴诱发早燃机理成为目前早燃诱因的主流观点。该机理认为，对于缸内直喷发动机，燃油喷雾碰壁导致气缸壁面的机油油膜被稀释，机油黏度和表面张力降低。机油稀释的比例越大，机油黏度和表面张力降低的幅度就越大。在压缩冲程活塞接近上止点位置时，活塞向上做减速运动，速度与加速度方向相反。此时在气缸壁面、活塞侧面和第一道活塞环所围成的间隙内的机油，容易在惯性力的作用下，以机油液滴的形式进入燃烧室中。机油液滴中含有的部分易燃物质，在机油表面蒸发并形成着火延迟较短的可燃气体，在一定的温度和压力条件下，可燃气体自燃并点燃周围的混合气，最终导致早燃的发生。如果能深入了解液滴碰撞壁面的机理并控制其碰撞效果，则可能缓解汽油机超级爆震的问题。

现有技术中的液滴碰壁实验，一般是液滴靠自身重力下落撞击在壁面上，其韦伯数的变化靠改变液滴直径和下落高度。在低韦伯数条件下气流对液滴下落影响不大，但在高韦伯数条件下，外部气流会造成液滴发生漂移，对实验结果产生较大影响，带来严重误差，并且为拍摄工作带来极大难度。高空落地漂移不可避免，研究过程中高速相机的景深和视野大小都有限，不易获得高质量图片。如图1所示，液滴自高空下落，在外界气流的吹动下，液滴偏离正中心位置。图2为实验过程中液滴漂移远离高速相机焦点位置造成拍摄结果模糊的情况。目前还没有有效的实验装置能够解决这个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够纠正落点漂移的液滴碰壁实验装置，通过增加一根内径比液滴大的防风长管，可以完全锁定液滴的落点，有效解决外部空气对液滴造成漂移的问题。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种能够纠正落点漂移的液滴碰壁实验装置，包括：气路模块、气流加速控制模块、防风长管、滑动导轨、支撑平台及液滴产生模块；

所述气路模块用于提供驱动液滴加速下落的气体，并对气体流量和压力进行控制；

所述液滴产生模块用于重复产生单个液滴；

所述气流加速控制模块通过竖直安装的滑动导轨安装在支撑平台上，用于对气路模块提供的气体的气流进行引导，消除湍流，产生层流，并通过层流对液滴进行加速处理，使液滴加速下落，滴落在测试平面上；

所述滑动导轨用于控制气流加速控制模块沿竖直方向移动，以控制液滴的下落高度；

所述防风长管安装在滑动导轨上，且处于竖直状态，其底部与所述测试平面留有间隙，其顶部与气流加速控制模块的液滴出口端对接。

进一步的，防风长管的底部加工有外螺纹，通过双向螺母增加另一个防风长管，以增加防风长管的总体高度。