真實(shí)噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)燃油噴霧和內(nèi)流特性影響的試驗(yàn)研究進(jìn)展

張旭升 劉俊楠 戴建偉2 安 驥

(1. 上海海事大學(xué)商船學(xué)院，上海 201306；2. 滎陽市國土資源局，滎陽 450100)

原創(chuàng)

真實(shí)噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)燃油噴霧和內(nèi)流特性影響的試驗(yàn)研究進(jìn)展

張旭升1劉俊楠1戴建偉2安 驥1

(1. 上海海事大學(xué)商船學(xué)院，上海 201306；2. 滎陽市國土資源局，滎陽 450100)

主要回顧了柴油機(jī)真實(shí)噴嘴幾何結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)燃油的噴霧特性和內(nèi)流特性影響的試驗(yàn)研究結(jié)果，著重闡述了噴孔直徑、噴孔錐度、噴孔長徑比、入口圓角和壓力室容積對(duì)燃油噴霧和內(nèi)流動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律。結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴霧特性的一般規(guī)律可以得到，但是研究結(jié)果存在不確定性。所以將來此方面的研究必須將單一幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴霧的影響規(guī)律與其他結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響有效分離，才能準(zhǔn)確揭示結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響規(guī)律；結(jié)構(gòu)參數(shù)引入的空穴現(xiàn)象與結(jié)構(gòu)參數(shù)本身的影響規(guī)律耦合在一起，必須在確定空穴指標(biāo)的前提下研究結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響規(guī)律；商用噴嘴結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)尺寸之間存在不可避免的缺陷，必須采用高精度加工的噴嘴來研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴霧特性的影響規(guī)律。

噴油器 噴嘴幾何結(jié)構(gòu) 噴霧特性 內(nèi)流特性

0 概述

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和可靠性，在交通運(yùn)輸行業(yè)的動(dòng)力裝置中獲得了廣泛的應(yīng)用。但是柴油在氣缸內(nèi)燃燒后的有害廢氣和CO2排放會(huì)對(duì)大氣環(huán)境和身體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此全世界都在開發(fā)致力于控制柴油機(jī)的有害排放物和提高燃油經(jīng)濟(jì)性的新技術(shù)，以滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)[1]。從機(jī)內(nèi)燃燒優(yōu)化來看，燃油的噴射破碎和蒸發(fā)霧化過程對(duì)隨后的燃燒過程和排放物生成起主導(dǎo)作用[2]。燃油的噴射過程受到噴射壓力、環(huán)境條件、噴嘴結(jié)構(gòu)以及針閥升程等多種因素的影響[3]。近些年來的研究發(fā)現(xiàn)，燃油的噴射過程與噴嘴內(nèi)部流動(dòng)和氣穴的產(chǎn)生密不可分，而影響噴嘴內(nèi)部流動(dòng)和氣穴的重要因素之一是噴嘴的幾何結(jié)構(gòu)[4-6]。正是由于噴嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)于噴嘴內(nèi)流控制和噴霧的優(yōu)化控制具有重要的研究價(jià)值和指導(dǎo)意義，本文著重對(duì)近年來國內(nèi)外在噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)噴霧和內(nèi)流特性的研究進(jìn)展方面進(jìn)行回顧。

眾所周知，噴嘴結(jié)構(gòu)中對(duì)噴霧和內(nèi)流特性產(chǎn)生影響的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括噴孔直徑、噴孔長度、噴孔數(shù)量、噴孔錐度、噴孔入口圓角、噴孔內(nèi)表面粗糙度、壓力室形狀和針閥座錐面等。本文將這些參數(shù)劃分為噴孔參數(shù)和壓力室參數(shù)。下面就從這兩方面回顧噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)噴霧特性影響的主要研究結(jié)論。

1 噴孔參數(shù)

1.1 噴孔直徑

噴孔直徑的改變本質(zhì)是改變?nèi)加偷牧魍ń孛娣e，從而影響流過噴孔的流量大小。在相同的噴射壓力下，圓柱型噴孔孔徑的減小，噴孔的流量顯著減小，非蒸發(fā)狀態(tài)下的噴霧貫穿距隨著噴孔直徑的減小而減小[7-8]，蒸發(fā)狀態(tài)下的噴霧貫穿距離則基本與噴孔直徑呈線性關(guān)系[9-10]，如圖1(a)和1(b)所示。但是研究發(fā)現(xiàn)噴孔直徑對(duì)近場噴霧貫穿距離的影響規(guī)律僅僅在10mm以上區(qū)域適用，而貫穿距離 10mm 以下則是相反的。另外，針對(duì)漸縮型噴孔的研究發(fā)現(xiàn)，在完全抑制空穴的情況下，出口孔徑對(duì)噴霧貫穿距離的影響存在雙區(qū)分布： 開始區(qū)域與孔徑無關(guān)；噴霧完全擴(kuò)散區(qū)的貫穿距離隨孔徑增大而增大。這表明噴孔內(nèi)有無空穴現(xiàn)象的發(fā)生，孔徑對(duì)宏觀噴霧特性的影響規(guī)律可能會(huì)存在一定差異性。

圖1 孔徑對(duì)蒸發(fā)和非蒸發(fā)狀態(tài)下的液柱貫 穿距離的影響規(guī)律

從噴霧霧化的角度來看，減小噴孔直徑可以改善空氣向液柱的卷吸效應(yīng)，提高霧化效果，這對(duì)于改善碳煙排放是有利的。但有些研究則發(fā)現(xiàn)非蒸發(fā)狀態(tài)下噴霧錐角隨著噴孔直徑的增大而增大，噴孔直徑與非蒸發(fā)狀態(tài)下的噴霧錐角之間關(guān)系不明確。在蒸發(fā)狀態(tài)下的噴霧錐角則隨著噴孔直徑的減小而減小，這表明減小孔徑有利于改善霧化。從噴霧微觀尺度來看，噴霧的索特平均直徑(SMD)隨著噴孔直徑的減小而減小，這將有利于油滴與空氣的混合。但噴孔直徑單一尺度對(duì)噴霧霧化的改善可能存在一個(gè)臨界值(圖2)。

圖2 噴孔直徑對(duì)SMD的影響規(guī)律

噴孔直徑對(duì)噴霧特性的影響規(guī)律可以總結(jié)為: 隨著噴孔直徑的減小，則噴霧貫穿距離減小，而噴霧錐角通常呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，并且微觀的液滴尺寸也出現(xiàn)下降，從而有利于改善霧化效果。但是所有的研究中幾乎都沒有考慮噴孔入口圓角對(duì)噴霧貫穿距離的影響，而噴孔內(nèi)部入口圓弧倒角決定了噴孔內(nèi)部氣穴的產(chǎn)生、內(nèi)流的湍流強(qiáng)度和流量系數(shù)，從而直接影響宏觀的噴霧特性，所以在真實(shí)噴嘴結(jié)構(gòu)尺度上，孔徑對(duì)噴霧特性的影響規(guī)律仍需更加精確的微孔結(jié)構(gòu)來完善。同時(shí)，由于噴孔孔徑的影響與空化的影響存在耦合關(guān)聯(lián)，所以孔徑對(duì)噴霧特性的影響規(guī)律需要綜合考慮空穴指標(biāo)。

1.2 噴孔長徑比和錐度

噴孔的長徑比指的是噴孔長度與噴孔直徑的比值。一般來講，長徑比的增大會(huì)帶來流量系數(shù)的降低。對(duì)于噴霧貫穿距離來講，其主要取決于出口速度，而噴孔長度的增加在降低了流量系數(shù)的情況下，類似于減小了噴孔直徑，有助于降低噴霧貫穿距。但是長噴孔的油束導(dǎo)向性，即改善孔內(nèi)流動(dòng)的穩(wěn)定性，又有利于貫穿距離的增大。同時(shí),噴孔長度會(huì)影響到氣穴與壁面的附著問題以及氣穴潰滅發(fā)生的位置(噴孔內(nèi)或者噴孔外)，從而不確定的孔內(nèi)空穴形式也會(huì)對(duì)噴霧特性產(chǎn)生影響。所以，長徑比對(duì)于噴霧貫穿距離的影響規(guī)律也需要考慮內(nèi)部流動(dòng)特性的差異性。但是，從噴霧破碎的長度來看，長徑比的增加有利于噴霧的破碎，這可能與燃油表面和噴孔壁面摩擦加劇有關(guān)。但也有研究發(fā)現(xiàn)，不同直徑的噴孔(0.18mm和0.13mm)，小孔徑霧化效果隨著長徑比的增加略有改善，而大孔徑的則相反。所以長徑比對(duì)噴霧特性的影響可能與其他結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響耦合在一起，內(nèi)流特性的多變性也會(huì)導(dǎo)致影響規(guī)律存在一定的不確定性。

噴孔錐度定義為噴孔入口直徑與噴孔出口直徑之差的1/10(k系數(shù))，如表1所示。漸縮型噴孔與圓柱形噴孔相比，流量和流量系數(shù)明顯增加，在高噴射壓力下并未形成空化，而漸擴(kuò)型噴孔的流量系數(shù)明顯降低。所以，漸縮型噴孔表現(xiàn)為較大的噴霧貫穿距離(如圖3所示)，但對(duì)噴霧穩(wěn)定區(qū)域的噴霧錐角影響不大。針對(duì)近似k系數(shù)的漸縮型噴孔的研究發(fā)現(xiàn)，出口直徑的增大，會(huì)引起軸向液滴速度的增加，與噴孔直徑增大對(duì)噴霧流量的影響類似，但是直徑增大對(duì)液滴速度的影響可能存在臨界值。漸縮型和圓柱型噴孔流量系數(shù)的差異性表明，漸縮型噴孔可以有效抑制空化。仿真的結(jié)果證實(shí)漸縮型噴孔增加了噴孔局部壓力，從而降低噴孔內(nèi)部氣穴的產(chǎn)生，噴霧貫穿距離和出口流速顯著增加，進(jìn)一步加強(qiáng)氣體在油束內(nèi)的卷吸，改善噴霧的霧化蒸發(fā)過程。

除了噴孔錐度外，改進(jìn)的ks型噴孔在k型噴孔的基礎(chǔ)上，入口處進(jìn)行了較大半徑圓角的研磨。初步的仿真結(jié)果表明，ks型噴孔與k型噴孔相比，更加有效地抑制氣穴的產(chǎn)生，從而提高流動(dòng)效率和出口流速分布的均勻性，但是湍流強(qiáng)度的下降導(dǎo)致一次破碎的強(qiáng)度降低。

表1 k型噴孔結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 漸縮型和圓柱型噴孔的貫穿距比較

適當(dāng)?shù)膰娍族F度可以有效抑制孔內(nèi)空化，對(duì)霧化的改善側(cè)重于氣體與油束的相互作用，偏重于二次破碎過程，同時(shí)噴霧的一致性增強(qiáng)，而噴孔的空化現(xiàn)象則主要影響噴霧的一次破碎過程。如果噴孔的空化被抑制，燃油的噴射流量主要取決于噴射壓力和噴射背壓。值得注意的是，噴孔錐度僅對(duì)噴孔入口結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的膜狀空化有影響，而對(duì)由于噴孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)引起的條狀氣穴影響較小，此類空化主要發(fā)生在小針閥升程，噴嘴內(nèi)部存在強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，而條狀氣穴可以顯著增加噴霧錐角。雖然錐度有利于抑制空化，但是不同錐度與空化之間的定量關(guān)系仍不完善。

1.3 噴孔入口圓角和噴孔表面粗糙度

噴孔入口圓角半徑會(huì)影響噴孔內(nèi)部空化現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)而影響噴孔流量和霧化效果。100MPa噴射壓力下的近場噴霧研究結(jié)果表明，無倒角噴孔的噴霧錐角比倒角噴孔的大一倍，同時(shí)破碎的位置更接近噴孔。如果噴孔內(nèi)存在較強(qiáng)的空化，噴射壓力對(duì)宏觀噴霧特性的影響可以忽略，如圖4所示。在相同噴射條件下，無倒角噴嘴的液滴SMD要明顯小于倒角噴嘴的，這主要是由于孔內(nèi)空化改善了噴霧霧化。試驗(yàn)和仿真結(jié)果表明，等直徑圓柱型噴孔空化現(xiàn)象的發(fā)生與入口圓角半徑直接相關(guān)，但是由于精確的噴孔結(jié)構(gòu)的加工非常困難，所以仍無相關(guān)定量試驗(yàn)佐證。

圖4 不同噴射壓力下的無倒角噴嘴的噴霧形態(tài)

由于微孔加工和液力研磨的不均勻性，導(dǎo)致入口圓角沿周向存在不一致性，這會(huì)對(duì)噴霧貫穿距離、空化臨界壓力和噴孔周向的流動(dòng)速度產(chǎn)生影響，從而噴霧破碎的發(fā)生位置在周向也存在不均勻性，如圖5所示。噴孔入口圓角半徑及入口圓角半徑的周向均勻性是噴嘴加工中非常關(guān)鍵的控制指標(biāo)。

圖5 噴孔入口圓角不均勻度對(duì)噴霧特性的影響

噴孔表面粗糙度對(duì)真實(shí)柴油噴孔的影響研究幾乎沒有。其他噴嘴的研究結(jié)果表明，在較低雷諾數(shù)情況下，噴孔粗糙度的增加會(huì)降低流量系數(shù)，但是在較高雷諾數(shù)情況下粗糙度影響很小。另外，粗糙度會(huì)影響噴孔空化的形成。噴嘴實(shí)際加工中采用的磨料流加工方法(AFM)可以有效改善柴油噴嘴內(nèi)部的粗糙度水平。同時(shí)國外已經(jīng)嘗試在50μm孔徑的噴嘴內(nèi)部采用化學(xué)鍍鎳的方法來改善表面粗糙度，并且進(jìn)行了噴霧特性的對(duì)比，如圖6所示。

圖6 有無鍍層噴嘴的噴霧圖像對(duì)比

從噴孔粗糙度的研究來看，內(nèi)表面的光滑程度會(huì)對(duì)燃油和噴嘴壁面相互作用，尤其會(huì)對(duì)邊界層產(chǎn)生影響。在一定范圍內(nèi)，噴嘴內(nèi)表面粗糙度越好，越有利于各孔噴霧一致性的改善。但是此因素的影響范圍和程度仍沒有定量的研究結(jié)論。

1.4 噴孔數(shù)量和噴孔位置

為了滿足柴油機(jī)功率輸出的要求，噴孔數(shù)量主要取決于噴孔直徑及噴射壓力，即需要滿足循環(huán)供油量的要求。柴油機(jī)噴嘴常用多孔噴油器，所以各個(gè)噴孔噴霧特性的一致性一直是研究的重點(diǎn)。但是多孔噴嘴內(nèi)部，孔結(jié)構(gòu)特征的不一致性，孔與孔之間流動(dòng)的相互作用很難控制，尤其是噴孔間條狀空化現(xiàn)象的發(fā)生，導(dǎo)致不同噴孔的流量和噴霧特性的差異。

為了揭示噴孔位置對(duì)噴霧特性的影響，針對(duì)單孔、3孔、6孔噴油器的近場噴霧特性的研究表明，噴孔數(shù)量會(huì)影響壓力室壓力，從而導(dǎo)致針閥運(yùn)動(dòng)差異，主要表現(xiàn)在針閥的開閉時(shí)刻，這與單孔和多孔噴嘴的流量差異有關(guān),同時(shí)噴霧的速度分布也受噴孔位置的影響。2孔與6孔噴油器的研究表明，130°夾角的2孔噴油器在小針閥升程區(qū)域的噴霧寬度明顯增大，主要是由于空化和噴嘴內(nèi)部的渦旋流動(dòng)形成中空錐形噴霧，而大針閥升程下則無明顯的旋流噴霧，如圖7所示。

多孔噴嘴的中空噴霧形態(tài)與單孔噴嘴存在顯著不同，主要是由于單孔噴嘴的對(duì)稱性，在壓力室內(nèi)產(chǎn)生旋流的可能性很小。壓力室旋流是多孔噴嘴的固有特性，會(huì)增強(qiáng)多孔噴嘴中孔與孔之間的相互作用，從而導(dǎo)致內(nèi)流更加的不穩(wěn)定，單次噴射的差異性也增大。由于噴孔與軸線的夾角對(duì)旋流的強(qiáng)度存在影響，旋流的存在對(duì)噴霧特性影響非常大，初步的研究表明，噴孔內(nèi)旋流條狀氣穴比膜狀氣穴控制難度更大，其產(chǎn)生和強(qiáng)度與較多因素有關(guān)，顯著影響碳煙排放。但是針對(duì)噴嘴結(jié)構(gòu)與旋流特性的影響規(guī)律仍不明確，同時(shí)條狀空穴的發(fā)生規(guī)律仍有待揭示。由于此現(xiàn)象主要發(fā)生在小針閥升程，所以可能對(duì)多次噴射中的預(yù)噴影響較大。但是從噴霧霧化的角度來看，多孔噴嘴固有的孔內(nèi)旋流特性，可明顯增加噴霧錐角，類似于液膜破碎過程，這對(duì)于改善噴霧和油氣混合是有利的。

圖7 170μm和538μm針閥升程的兩孔噴嘴的噴霧形態(tài)

2 壓力室參數(shù)

柴油機(jī)常用的噴嘴壓力室形式主要有小壓力室型(MS)和VCO型。上世紀(jì)90年代的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，壓力室容積的減小有利于減小SMD，并且噴霧的形成與發(fā)展也與壓力室容積有關(guān)。小壓力室優(yōu)勢(shì)在于可以有效控制HC的排放。針對(duì)MS和VCO型噴嘴的系統(tǒng)研究表明，在無空化情況下，MS噴嘴的流量系數(shù)和有效噴射速度更高，噴霧貫穿距離更長，但是噴霧錐角則偏小。而VCO型噴嘴更有利于油氣的混合過程，可以從圖8所示的噴霧過程中的油氣當(dāng)量比看出。仿真的結(jié)果也表明，VCO噴嘴更易在噴孔內(nèi)形成氣穴，側(cè)重于結(jié)構(gòu)引入的膜狀氣穴為主。

圖8 VCO和SAC型噴嘴的噴霧當(dāng)量比

但是MS噴嘴和VCO噴嘴對(duì)內(nèi)部氣穴的形成也存在差異，主要表現(xiàn)在與中空環(huán)型噴霧密切相關(guān)的條狀氣穴的產(chǎn)生。在50MPa噴射壓力以下，MS噴嘴會(huì)形成條狀氣穴(內(nèi)部旋流)和膜狀氣穴(入口結(jié)構(gòu)引起)，而VCO噴嘴僅僅產(chǎn)生膜狀氣穴，如圖9所示。另外，針對(duì)MS型噴嘴的研究，在改變針閥頂部包角的同時(shí)改變了壓力室的容積。結(jié)果表明，噴嘴壓力室容積減小，噴嘴內(nèi)部的旋流強(qiáng)度降低，抑制了條狀氣穴產(chǎn)生，從而噴霧錐角明顯降低。高雷諾數(shù)下的研究則發(fā)現(xiàn)VCO噴嘴會(huì)在噴孔對(duì)應(yīng)的針閥表面位置形成特有的條狀氣穴。這表明VCO噴嘴入口需要更高的噴射壓力才能形成引起氣穴的旋流強(qiáng)度。而不同噴孔間的條狀氣穴特性則是影響噴霧穩(wěn)定性的主要因素?；趪娮煺駝?dòng)頻率的研究，揭示了MS噴嘴相比于VCO噴嘴，在噴孔關(guān)閉時(shí)存在更強(qiáng)的空化現(xiàn)象。

壓力室形狀對(duì)噴霧特性的一般影響規(guī)律可以總結(jié)為，VCO噴嘴在減小壓力室容積后，傾向于降低內(nèi)部旋流強(qiáng)度，抑制條狀空穴的產(chǎn)生，但是噴嘴入口處則更易于形成膜狀空化，有利于油氣混合。而MS噴嘴的流速更快，噴霧貫穿距離更長。另外，壓力室容積與噴嘴內(nèi)部旋流強(qiáng)度的緊密關(guān)系表明，條狀氣穴的產(chǎn)生在很大程度上伴隨著壓力室容積的填充過程，而壓力室的填充則顯著影響壓力室壓力的穩(wěn)定。這從針閥升程對(duì)壓力室流動(dòng)速度和壓力的影響規(guī)律，以及大針閥升程下內(nèi)流無旋流的特征中可以確定(圖7所示)。而MS型噴嘴關(guān)閉時(shí)刻可能存在的較強(qiáng)空化現(xiàn)象也與壓力室壓力的降低有關(guān)(壓力室進(jìn)出口流量不同)。VCO和MS型噴嘴的仿真結(jié)果表明，壓力室容積的差異性，會(huì)影響針閥升程與噴嘴流量的關(guān)系。MS和VCO型噴嘴分別在75μm和200μm的針閥升程才可達(dá)到流量穩(wěn)定。壓力室形狀和壓力室容積對(duì)于壓力室內(nèi)部壓力穩(wěn)定過程會(huì)產(chǎn)生顯著影響，同時(shí)旋流的強(qiáng)度與壓力室內(nèi)部的流動(dòng)空間關(guān)系密切，進(jìn)而改變了內(nèi)部流動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性，導(dǎo)致了噴霧特性的變化，而此過程又與針閥升程緊密聯(lián)系在一起。新型的噴嘴設(shè)計(jì)在消除壓力室容積之后，可以有效抑制條狀氣穴的產(chǎn)生，屏蔽了孔與孔之間的條狀氣穴作用，增強(qiáng)了單次噴霧穩(wěn)定性。但是，針對(duì)壓力室結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對(duì)壓力室壓力和內(nèi)部旋流特征的影響規(guī)律仍需要進(jìn)一步的揭示，這對(duì)于串聯(lián)內(nèi)部流動(dòng)和噴霧特性十分重要。

3 結(jié)論

柴油噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)顯著影響噴嘴內(nèi)部的流動(dòng)特性和噴霧的動(dòng)態(tài)特性，從而進(jìn)一步影響燃油在柴油機(jī)缸內(nèi)的混合蒸發(fā)過程，最終對(duì)缸內(nèi)燃燒和排放物的生成產(chǎn)生影響。本文從柴油噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔徑、長徑比、錐度、入口圓角、表面粗糙度和壓力室形狀等幾個(gè)方面，回顧了噴嘴幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴霧特性和內(nèi)部流動(dòng)的主要研究結(jié)果。可以從中得到某些幾何參數(shù)對(duì)噴霧的一般性影響規(guī)律，但是各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)之間對(duì)噴霧特性的作用存在耦合關(guān)聯(lián)性；結(jié)構(gòu)參數(shù)變化引入的空穴現(xiàn)象會(huì)影響內(nèi)流，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致噴霧特性的改變，因此進(jìn)一步的研究有必要在結(jié)合空穴指標(biāo)的前提下對(duì)比結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響。工業(yè)用柴油噴嘴往往存在與設(shè)計(jì)尺寸相背離的加工缺陷，所以導(dǎo)致在噴霧特性和內(nèi)流方面的試驗(yàn)研究結(jié)果參差不齊，規(guī)律又存在不確定性，因此亟需定量的精確結(jié)構(gòu)加工來揭示幾何結(jié)構(gòu)尺寸與噴霧和內(nèi)流特性的本質(zhì)規(guī)律。

另一方面，噴霧和內(nèi)流研究的主要手段——數(shù)值仿真，其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性也是需要定量的具有代表性的試驗(yàn)來佐證。值得注意的是，近些年來噴霧試驗(yàn)研究手段的擴(kuò)展和更新，尤其是不同于傳統(tǒng)可見光測(cè)量方法的X射線和中子成像等技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)在針閥動(dòng)態(tài)過程、噴霧形態(tài)和噴嘴內(nèi)部流動(dòng)領(lǐng)域取得了很多創(chuàng)新性的成果。這為從可視化的試驗(yàn)角度揭開噴嘴結(jié)構(gòu)與內(nèi)流和噴霧特性之間內(nèi)在聯(lián)系提供了可能，從而更加準(zhǔn)確地指導(dǎo)噴嘴結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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