超聲霧化建模及其特性研究.pdf

1、近幾年，汽車數(shù)量的大幅增加，因汽車尾氣燃燒不充分引發(fā)的PM2.5等大氣污染問題越來越嚴(yán)重。針對這種現(xiàn)象，本文運(yùn)用超聲霧化技術(shù)與振動(dòng)破碎霧化技術(shù)，研究設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)二次霧化的超聲霧化噴嘴。其具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，霧化質(zhì)量好、均勻性好及工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。利用超聲霧化技術(shù)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)燃油的充分霧化，實(shí)現(xiàn)改善環(huán)境，節(jié)約能源目的，這具有不可估量的價(jià)值與意義。
　　本文依據(jù)超聲振動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，基于聲波在彈性介質(zhì)中的一維傳播理論，通過理論計(jì)算與有限

2、元分析法，采用超聲霧化與振動(dòng)破碎機(jī)理，對實(shí)現(xiàn)二級(jí)霧化超聲噴嘴的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。最后，通過霧化試驗(yàn)研究對所設(shè)計(jì)超聲噴嘴進(jìn)行了實(shí)用性及可行性驗(yàn)證。
　　超聲霧化噴嘴結(jié)構(gòu)主要由超聲換能器與超聲變幅桿兩部分組成。根據(jù)超聲噴嘴的預(yù)設(shè)計(jì)頻率，基于聲波在固體中的傳播理論，首先確定了超聲換能器與超聲變幅桿結(jié)構(gòu)的基本尺寸；然后通過有限元對超聲噴嘴模型作了模態(tài)分析，結(jié)果表明，其理論振動(dòng)頻率為34941Hz，與預(yù)設(shè)計(jì)頻率35kHz基本一致。其次，利

3、用控制變量法，研究了超聲噴嘴的附加結(jié)構(gòu)法蘭對其頻率的影響，并對進(jìn)液壓力、沿程變化等因素對霧化粒徑的影響作了分析研究，結(jié)果顯示，超聲噴嘴振動(dòng)頻率隨著法蘭厚度的增加，其頻率有減小的趨勢；隨著法蘭位置向前端移動(dòng)，超聲噴嘴振動(dòng)頻率也隨之減小。通過分析結(jié)果對比顯示，法蘭厚度與位置對振動(dòng)頻率的變化影響很小，可忽略不計(jì)；進(jìn)液壓強(qiáng)對霧化質(zhì)量具有重要影響，進(jìn)液壓強(qiáng)在2000Pa以下時(shí)，霧化質(zhì)量較佳，隨著進(jìn)液壓強(qiáng)增大，霧滴粒徑逐漸增大，當(dāng)進(jìn)液壓強(qiáng)增大到25

4、00Pa時(shí)，噴嘴處已有部分工作介質(zhì)以滴狀噴出；隨著沿程位置不同，霧滴粒徑也有所變化，噴出的霧滴粒徑變化曲線分為水平、陡升與緩升三個(gè)階段。在此基礎(chǔ)上，對所設(shè)計(jì)超聲噴嘴的理論霧化粒徑進(jìn)行了計(jì)算，并進(jìn)行了霧化試驗(yàn)研究，結(jié)果顯示，實(shí)際霧化液滴的平均粒徑27.62μm，與理論霧化粒徑21.63μm基本一致。
　　本文設(shè)計(jì)的二級(jí)霧化超聲噴嘴的汽油平均霧化粒徑27.62μm，與傳統(tǒng)汽油噴油嘴的霧化粒徑(約50μm)相比，霧滴粒徑的縮小近2倍，體