《生物柴油噴霧及微液滴碰壁基礎研究》是依託西安交通大學，由湯成龍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：生物柴油噴霧及微液滴碰壁基礎研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：湯成龍
- 依託單位：西安交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目將開展兩方面的研究工作：1）利用高溫高壓定容噴霧研究系統開展生物柴油噴霧碰壁基礎研究，全面系統地探討噴射壓力、環境背壓、壁麵條件（如粗糙度、濕潤性、溫度、傾角等）等因素對生物柴油噴霧碰壁後的噴霧形態、噴霧徑向貫穿深度、噴霧高度等巨觀特性以及液滴束請粒徑、速度、數密度分布、D32等微觀特性的影響規律和機理，並結合數值模擬結果，總結出可得到最佳噴霧特性時的噴射和壁面參數組合，為最佳化發動機噴霧提供科學依據。2）利用液滴碰壁實驗平台開展生物柴油微液滴碰壁基礎研究，探討Weber數、Reynolds數、環境壓力以及壁麵條件對液滴碰壁後的形態變化、鋪展半徑的影響規律，在環境壓力-Weber數坐標平面內描繪出不同壁麵條件下的生物柴油微液滴她阿試碰壁的碰撞結果區域圖，並得到不同碰撞結果躍遷的臨界參數，建立液滴碰壁後形態酷應詢己變化的理想模型，理論上闡明碰撞結果發生躍遷的根本原因。
結題摘要
本項目以生物柴油及其他物性流體為研究對象，完成了如下研究內容。(1)闡明了柴油和生物柴油噴霧巨觀特性的異同及原因；獲得了不同噴射壓力、環境背壓下，生物柴油噴霧碰壁時，垂直於貫穿方向的各個截面的液滴粒徑、速度以及數量密度等分布，通過Spray Master和統計算法獲得了D32，闡明了柴油和生物柴油 D32的異同及原因；發現了高速噴霧過程的激波現象，闡明了產生激波現象的臨界噴霧邊界條件；(2)發現了不同直徑的液滴之間碰撞促進液滴碰撞後液滴聚合，發展了液滴碰撞後碰撞結果躍遷的理論模型，為噴霧破碎和聚合模型提供了重要科學依據。建立了不對稱液滴聚合後混合強度與液滴直徑比和物性的理論模型;獲得了不同 Weber數及 Reynolds數下，生物柴油微液滴及其他流體在給定環境壓力下與給定條件壁面正碰後形態變化的高速攝像視頻；獲得了不同條件下液滴碰壁後液滴飛濺的臨界碰撞參數；理論闡明了表面張力、壁面和空氣剪下紋勸重以及粘性耗散等在液滴碰壁形變過程中的作用機理；發現了液滴碰撞聚合後混合強度隨Weber數的非單調關係，進一步數值模擬了液滴碰撞過程並與實驗料店捉進行了對比，獲得了液滴碰撞後內部流動的物理模型，闡明了液滴碰撞後形成複雜內部流動的本質原因；(3) 此外，開展了生物燃料基礎燃燒特性研究工作，率先發展了多種燃料的高溫化學動力學機理，揭示朽項嫌翻了分子結構、初始條件等參數對著火、火焰棗牛斷傳播的影響規律。 本項目完成了計畫任務書要求的所有研究工作。項目負責人注重國際交流，研究成果應邀在國際會議做特邀報告2次，國際會議口頭報告3次，研究成果發表國SCI際期刊論文10篇，EI論文3篇，均標註基金號，其中包括燃燒領域頂級期刊Combustion and Flame 2篇，Proceedings of the Combustion Institute 1篇。另外，兩篇關於液滴碰撞和液滴碰壁的研究論文，已投稿至流體領域最知名期刊Journal of Fluid Mechanics和燃燒領域頂級國際會議（第36屆國際燃燒會議）。研究成果作為該青年基金項目負責人的支撐材料，促成其成功獲得國家自然科學基金委“面向發動機的湍流燃燒基礎研究”重大研究計畫培育項目一項（91541107）。在執行項目期間，項目負責人獲得國家自然科學二等獎一項（內燃機低碳燃料的互補燃燒調控理論及方法，項目負責人排名第 4，2015 年）；教育部自然
