[发明专利]一种燃油雾化特性测试系统及方法

说明书

本发明提供一种燃油雾化特性测试系统及方法，包括狭缝调节装置、激光显微成像装置和液滴识别单元；狭缝调节装置用于对直流式喷嘴产生的喷雾进行分割，一次拍摄只保留狭缝中需要测量的一个喷雾局部区域，激光显微成像装置用于对每次分割后的喷雾局部区域进行拍摄得到局部的微观阴影图像，通过狭缝装置获得喷雾其余局部区域的微观阴影图像，激光显微成像装置多次拍摄，得到多张微观阴影图像；液滴识别单元用于对微观阴影图像中的多形态液滴进行识别并统计液滴粒径和速度信息，得到喷雾整体雾化特性，从而保证燃油雾化特性测量的精确性。

技术领域

本发明属于发动机燃油雾化试验技术领域，尤其涉及一种燃油雾化特性测试系统及方法。

背景技术

液体燃料的直喷燃烧模式广泛应用于各类发动机内，其中，燃油雾化装置则是影响其燃烧性能进而决定发动机技术水平的关键。发动机中燃油经雾化装置喷嘴射入燃烧室内雾化形成喷雾体，对于燃油雾化特性的测量一直是研究的热点。

雾化装置尤其是直流式喷嘴(例如液体火箭发动机中的气液同轴式直流喷嘴，船用以及车用发动机中的孔式直流喷嘴等)产生的喷雾往往会同时出现喷雾浓密区和稀疏区。对于液相浓度较低的稀疏区，目前的测试技术能有效的诊断其雾化特性，但是相比于稀疏区，浓密区内液-液、气-液相互作用更为剧烈，液滴形态更为复杂多变(有细长的液丝，非球形液滴以及球形液滴)，对喷嘴整体雾化水平的影响更为明显。但是，浓密区液相浓度较高，透光性差，大大限制了测试技术在该区域的应用，导致目前浓密区雾化特性的试验数据严重缺乏且可信度不高，雾化机理不清。因此对于直流式喷嘴整体雾化特性的精确测试，是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种燃油雾化特性测试系统及方法，通过狭缝调节装置分割喷雾体，利用螺旋放大原理，通过调节旋钮可精确控制狭缝距离，只保留部分区域，可以有效提高喷雾浓密区的透光性；通过激光显微成像装置更直观、真实反映喷雾体内部雾化液滴形态；通过液滴识别单元可对多形态液滴识别，结果更加准确，从而保证燃油雾化特性测量的精确性。

本发明的技术方案是：

一种燃油雾化特性测试系统，包括狭缝调节装置、激光显微成像装置和液滴识别单元；

所述狭缝调节装置用于对直流式喷嘴产生的喷雾进行分割，一次拍摄只保留狭缝中需要测量的一个喷雾局部区域，所述激光显微成像装置用于对每次分割后的喷雾局部区域进行拍摄得到局部的微观阴影图像，通过所述狭缝装置获得喷雾其余局部区域的微观阴影图像，激光显微成像装置多次拍摄，得到多张微观阴影图像；

所述液滴识别单元用于对微观阴影图像中的多形态液滴进行识别并统计液滴粒径和速度信息，得到喷雾整体雾化特性。

上述方案中，所述狭缝调节装置包括壳体、固定刀片、可移动刀片、轴向刻度、周向刻度、调节旋钮和调节螺杆；

所述壳体设有固定刀片和可移动刀片，固定刀片的一端安装在壳体内，另一端与可移动刀片相对，可移动刀片安装在调节螺杆位于壳体内的一端，调节螺杆的另一端设有调节旋钮，调节旋钮与调节螺杆螺纹连接；固定刀片与可移动刀片之间能够形成狭缝；所述调节螺杆上设有轴向刻度，调节旋钮上设有周向刻度，轴向刻度和周向刻度配合用于测量固定刀片与可移动刀片之间狭缝的宽度。

进一步的，所述固定刀片、可移动刀片相对的一端均向上翘起。

进一步的，所述调节旋钮旋转一周调节螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。

上述方案中，所述激光显微成像装置包括双脉冲激光器、激光扩束器、长焦显微镜、CCD相机、同步控制器和计算机；

所述双脉冲激光器与激光扩束器连接，激光扩束器与长焦显微镜位置相对，长焦显微镜和CCD相机连接，CCD相机与计算机连接，同步控制器分别与双脉冲激光器、CCD相机和计算机连接。