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激光誘導(dǎo)熒光與相位多普勒分析法測定DISI噴霧生物燃料液滴
（論文部分內(nèi)容摘抄）
DISI（即充電直噴式火花點(diǎn)火），生物組分汽油噴霧的霧化和蒸發(fā)取決于相應(yīng)的替代燃料混合物的理化性質(zhì)。本文的重點(diǎn)是估計(jì)分層燃燒條件下噴霧的生物燃料蒸發(fā)率。通過局部蒸氣濃度和溫度驗(yàn)證，分析了特定噴霧羽的局部液滴大小。根據(jù)運(yùn)行條件，不同的理化性質(zhì)被發(fā)現(xiàn)主導(dǎo)著霧化和蒸發(fā)行為。對于中度環(huán)境溫度和壓力，高沸點(diǎn)組分對噴霧中的液滴尺寸和溫度分布有強(qiáng)烈的影響。在分層增壓條件下，液滴蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)焓是主導(dǎo)的物理化學(xué)性質(zhì)。
由于內(nèi)燃機(jī)(IC)的縮小和高壓增壓，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷增加。充電直噴式火花點(diǎn)火(DISI)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮溫度越高，對完全燃燒反應(yīng)鏈的影響就越大。該過程鏈還取決于相應(yīng)燃料的蒸發(fā)焓，而由于在化石燃料中添加生物燃料或合成燃料，燃料種類已經(jīng)增加。在汽油混合物的生物成分需要在未來幾年內(nèi)依法增加的背景下，有必要了解汽油和這些替代燃料的霧化和蒸發(fā)機(jī)理，以優(yōu)化燃料效率，并很大程度地減少有害排放物的產(chǎn)生。這需要對在幾毫秒內(nèi)將燃料溶解成成千上萬個(gè)液滴并同時(shí)改變其溫度數(shù)百開爾文的工藝進(jìn)行詳細(xì)分析。
空間分辨的液滴大小分布和相關(guān)溫度被用來估計(jì)霧化與蒸發(fā)。這項(xiàng)工作的重點(diǎn)是蒸發(fā)，因此忽略液滴速度，因?yàn)槲覀儨y量的是非重合的，以實(shí)現(xiàn)高液滴大小信號增益。為了在發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)條件下測量溫度和濃度分布，應(yīng)用了激光誘導(dǎo)熒光。
燃料噴霧由兩種不同的準(zhǔn)分子激光器激發(fā)。熒光信號由雙快門ICCD相機(jī)記錄，使用曝光時(shí)間為240納秒的ICCD相機(jī)記錄信號，以避免檢測到氧分壓較低時(shí)發(fā)生的較持久的磷光。有雙快門模式的德國 Excelitas PCO 公司pco.dicam像增強(qiáng)器高速相機(jī)，將兩個(gè)記錄的圖像之間的延遲設(shè)置為5微秒。以匹配PDA液滴大小測量相同位置的方式評估原始數(shù)據(jù)。
在本研究中，在不同的環(huán)境條件下測試了各種單組分燃料和混合燃料，以確定重要的燃料特性及其對霧化和蒸發(fā)的影響。獲得的局部溫度作為噴霧沖量、蒸汽與夾帶氣體的混合物以及蒸發(fā)焓和沸點(diǎn)化學(xué)數(shù)據(jù)的函數(shù)，證實(shí)了液滴尺寸測量的結(jié)果。在各種調(diào)查的發(fā)動(dòng)機(jī)條件下，不同的理化性質(zhì)主導(dǎo)了蒸發(fā)率。盡管單組分燃料的沸點(diǎn)、蒸汽壓和蒸發(fā)焓的化學(xué)數(shù)據(jù)差異很大，盡管單組分燃料的化學(xué)數(shù)據(jù)差異很大。
因此，可以斷言，對于高壓和高溫的分層充電條件，基發(fā)焓是蒸發(fā)速率的占主導(dǎo)地位的理化性質(zhì)。了解濃密噴霧的蒸發(fā)率可以用于進(jìn)一步開發(fā)模型和驗(yàn)證，以及加速現(xiàn)代燃料和混合燃料的噴射和燃燒策略的優(yōu)化。
德國/ Excelitas PCO 公司的pco.dicam相機(jī)，具備高分辨率、高感光度、快速幀重復(fù)率、精確捕捉超快速過程的優(yōu)點(diǎn)，將可實(shí)現(xiàn)高效的單光子檢測，為實(shí)驗(yàn)提供強(qiáng)而有力的圖像數(shù)據(jù)支持。
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