一种可稳流的液滴蒸发试验台的制作方法

本发明属于发动机相关试验，具体涉及一种可稳流的液滴蒸发试验台。

背景技术：

1、柴油机工作过程中，缸内燃油的喷雾燃烧是最为关键的环节。由于柴油机出现并发展的近代内，缸内的压力和温度均不足以超过燃油(性质)的临界点，所以目前对于柴油机缸内喷雾的理论研究均仅限于亚临界工况，而亚临界工况下燃油液体与气体之间的界面清晰；然而，随着全球的环保法规不断加严，各国的研究者为开发出高效低污染的发动机始终在进行不断的努力，因此，当代的柴油机上高喷射压力、高背压和高背温等技术被广泛使用，这也使缸内喷射的燃油接近和超过燃料临界点，进入了跨/超临界状态。在跨/超临界状态下，液体与气体之间的界面已经不复存在，实际上不再有液体与气体的区分，燃料喷射与燃料/空气混合气的形成过程具有与亚临界工况完全不同的极其复杂的机理，而目前为止，人们对这一机理的了解十分肤浅。

2、由于喷雾的动态特性本质上是大量单一液滴蒸发特性的统计总和，故深入理解跨/超临界条件下单液滴的蒸发特性是研究跨/超临界喷雾机理的必要前提。在跨/超临界条件下，液滴蒸发过程表现出许多与亚临界环境下不同的特征，最重要之一是必须考虑分子间的相互作用；同时跨/超临界环境下，瞬态效应变得显著，流体的热物理性质越发呈现瞬变性，而且气液两相的热力学特性都随环境条件而有明显变化。但目前进行相关试验时，常采用将燃油液滴滴在玻璃片上进行观察的方法。这一方法使液滴无法充分与空气进行相互作用，而且由于玻璃片的阻碍使得液滴蒸发过程的瞬态效应大打折扣，从而使得跨/超临界状态下燃油液滴的蒸发过程研究不准确且充满不确定性。

技术实现思路

1、本发明提供一种可稳流的液滴蒸发试验台，要解决的技术问题是：解决传统的液滴蒸发研究方法使跨/超临界状态下燃油液滴的蒸发机理研究不准确且充满不确定性等问题，可以对不同初始直径、不同初始质量的燃油液滴与不同状态的环境气体相互作用的瞬态全过程进行研究。

2、为了解决以上技术问题，本发明提供了一种可稳流的液滴蒸发试验台，其特征在于，包括缸体2、一级稳流筒5、二级稳流筒4和三级稳流筒3，一级稳流筒5、二级稳流筒4和三级稳流筒3由内向外依次嵌套并与缸体2固定连接；两个端盖分别固定在缸体2左右两端，光学玻璃11安装在端盖光学玻璃槽62和缸体光学玻璃槽26中；加热器10安装在缸体内壁上的加热器槽28中，自动注射器9安装在缸体2上方的注射平面22上，安装在自动注射器9上的注射细管8通过密封塞7伸入缸体2中，进气阀12和排气阀13分别安装在缸体2上的进气阀孔211和排气阀孔212中。

3、有益效果：

4、1)本发明采用让燃油液滴在跨/超临界环境中自由下落的方式，使燃油液滴与环境气体充分相互作用，并通过改变注射细管直径控制燃油液滴的初始直径、通过自动注射器控制燃油液滴质量，从而实现对不同初始直径、不同初始质量的燃油液滴与不同状态的环境气体相互作用的瞬态全过程进行研究；

5、2)同时设置多级稳流筒，对缸内无序气流进行整理，使得燃油液滴即使在环境气体中自由下落，也不会因为较轻的质量而被无序的气流随意改变轨迹和形状，从而便于观察，并提高试验结果的准确性。

6、3)这一试验台结构简单，具有制作与安装方便、能方便更换零件的特点，提高了试验的简便性和快捷性，降低了经济成本以及试验中操作的时间成本；同时这一试验台考虑了气流与单一液滴之间的各种相互作用，提高了试验结果的准确性和普适性。

技术特征：

1.一种可稳流的液滴蒸发试验台，其特征在于，包括缸体2、一级稳流筒5、二级稳流筒4和三级稳流筒3，一级稳流筒5、二级稳流筒4和三级稳流筒3由内向外依次嵌套并与缸体2固定连接；两个端盖分别固定在缸体2左右两端，光学玻璃11安装在端盖光学玻璃槽62和缸体光学玻璃槽26中；加热器10安装在缸体内壁上的加热器槽28中，自动注射器9安装在缸体2上方的注射平面22上，安装在自动注射器9上的注射细管8通过密封塞7伸入缸体2中，进气阀12和排气阀13分别安装在缸体2上的进气阀孔211和排气阀孔212中。

2.根据权利要求1所述的一种可稳流的液滴蒸发试验台，其特征在于：所述缸体2整体呈球形，有一球形内腔21，其上部有一平面为注射平面22，注射平面22上有一圆形通孔为密封塞安装孔23；缸体2左右两侧有平面为端盖平面24；缸体光学玻璃槽26中有一矩形通孔为缸体光学观察孔27；缸体球形内腔21上有水平圆环形凹槽为加热器槽28，缸体2下方有稳流筒安装槽29；稳流筒安装槽29上，从三级稳流筒安装孔291向外，环形分布的分别是一级稳流筒安装螺孔292、二级稳流筒安装螺孔293和三级稳流筒安装螺孔294；缸体2前后两侧偏下方有一伸向缸体球形内腔21中的通孔，分别为进气阀孔211和排气阀孔212。

3.根据权利要求1所述的一种可稳流的液滴蒸发试验台，其特征在于：所述三级稳流筒3由上方的三级稳流筒体31和下方的三级固定板32组成；三级稳流筒体31整体呈截面为圆环的筒状，其左右两侧分布矩形的通孔为三级稳流孔311；三级固定板32呈圆盘状，其上方中央固定三级稳流筒体31，下方中间分布圆形沉孔为二级稳流筒定位沉孔321；三级固定板32外围环状分布圆形通孔，从内向外分别为一级通孔322、二级通孔323和三级稳流筒安装通孔324；二级稳流筒定位沉孔321中间有一通孔，呈圆形为二级稳流筒安装孔325；三级稳流筒体31可以恰好插入缸体2上的三级稳流筒安装孔291中，三级固定板32也刚好放入缸体2上的稳流筒安装槽29中，螺栓通过三级稳流筒安装通孔324和三级稳流筒安装螺孔294使三级稳流筒3与缸体2紧固连接。

4.根据权利要求1所述的一种可稳流的液滴蒸发试验台，其特征在于：所述二级稳流筒4由上方的二级稳流筒体41和下方的二级固定板42组成；二级稳流筒体41整体呈截面为圆环的筒状，其左右两侧分布矩形的通孔为二级稳流孔411；二级固定板42呈圆盘状，其上方中央固定二级稳流筒体41，下方中间分布圆形沉孔为一级稳流筒定位沉孔421；二级固定板42外围环状分布圆形通孔，从内向外分别为一级过渡通孔422、二级稳流筒安装通孔423；一级稳流筒定位沉孔421中间有一通孔，呈圆形为一级稳流筒安装孔424；二级稳流筒体41可以恰好插入二级稳流筒安装孔325中，二级固定板42可以恰好放入二级稳流筒定位沉孔321中，螺栓通过二级稳流筒安装通孔423、二级通孔323和二级稳流筒安装螺孔293使二级稳流筒4与缸体2紧固连接。

5.根据权利要求1所述的一种可稳流的液滴蒸发试验台，其特征在于：所述一级稳流筒5由上方的一级稳流筒体51和下方的一级固定板52组成；一级稳流筒体51整体呈截面为圆环的筒状，其左右两侧分布矩形的通孔为一级稳流孔511；一级固定板52呈圆盘状，其上方中央固定一级稳流筒体51；一级固定板52外围环状分布圆形通孔，为一级稳流筒安装通孔521；一级稳流筒体51可以恰好插入一级稳流筒安装孔424中，一级固定板52可以恰好放入一级稳流筒定位沉孔421中，螺栓通过一级稳流筒安装通孔521、一级过渡通孔422、一级通孔322和一级稳流筒安装螺孔292实现一级稳流筒5与缸体2的紧固连接。

6.根据权利要求1所述的一种可稳流的液滴蒸发试验台，其特征在于：所述端盖6整体呈圆柱形，其平面外缘环状分布圆形通孔为端盖固定通孔61；其一侧设置圆形沉孔，为端盖光学玻璃槽62；端盖6中央有一圆形通孔，为端盖观察孔63；端盖6靠在端盖平面24上，使端盖光学玻璃槽62与缸体光学玻璃槽26相邻，通过螺栓穿过端盖固定通孔61和端盖固定螺孔25使端盖6固定在缸体2上。

7.根据权利要求1所述的一种可稳流的液滴蒸发试验台，其特征在于：所述光学玻璃11为透明的圆柱体结构；端盖观察孔63、光学玻璃11、缸体光学观察孔27、三级稳流孔311、二级稳流孔411和一级稳流孔511处于同一直线上，其组成的最大公约区域为可从外部观察内部情况的光路111。

8.根据权利要求1所述的一种可稳流的液滴蒸发试验台，其特征在于：所述密封塞7为圆柱状固体，其中央具有通孔，为密封塞注射通孔71。

9.根据权利要求7所述的一种可稳流的液滴蒸发试验台，其特征在于：所述注射细管8为管状零件，注射细管8的外径恰好能够伸入密封塞注射通孔71中并从密封塞注射通孔71中伸入缸体球形内腔21中，注射细管8的长度合适使其伸入的一端处于可观察的光路111中；所述自动注射器9上圆环形接口为注射细管接头91，与不同直径的注射细管8相连接；自动注射器9安装在缸体2上的注射平面22上。

10.根据权利要求1所述的一种可稳流的液滴蒸发试验台，其特征在于：所述进气阀12和排气阀13分别安装在缸体2上的进气阀孔211和排气阀孔212中。

技术总结本发明涉及一种可稳流的液滴蒸发试验台，包括一级稳流筒，一级稳流筒通过二级稳流筒和三级稳流筒与缸体螺栓连接；两个端盖在缸体的端盖平面上与缸体螺栓连接，光学玻璃安装在端盖光学玻璃槽和缸体光学玻璃槽中；加热器安装在缸体内壁上的加热器槽中；自动注射器安装在缸体上方的注射平面上，安装在自动注射器上的注射细管通过密封塞伸入缸体中；密封塞安装在缸体上方的密封塞安装孔中；进气阀和排气阀分别安装在缸体上的进气阀孔和排气阀孔中。本发明使燃油液滴与环境气体充分相互作用，并使得燃油液滴即使在环境气体中自由下落，也不会因为较轻的质量而被无序的气流随意改变轨迹和形状，提高试验结果的准确性。技术研发人员：陈金昊,李超凡,王雄,李晓娟,车凯凯,曹如楼,郝彩凤,李扬受保护的技术使用者：中国北方发动机研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/25