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旋流角度对燃料掺混特性影响研究
摘要：
为研究旋流角度对燃料掺混特性的影响，本文在实验条件下进行了燃烧室内的燃料掺混，运用PIV技术对燃烧室内的流场进行测量，探究了不同旋流角度下燃料掺混特性的变化。研究结果表明，随着旋流角度的增加，燃料混合程度呈先增大后减小的趋势，旋流角度为45度时燃料混合最佳，可为燃烧优化提供参考。
关键词：旋流角度；燃料掺混；PIV技术；燃烧室
1.引言
在工业生产和交通运输中，燃烧是一种常见的现象。燃烧时需要燃料和氧气的充分混合才能发生燃烧反应，掺混效果对燃烧过程的影响很大。而燃料混合机制的研究对于优化燃烧过程具有重要的意义。
旋流角度是燃料掺混过程中的一个重要参数，可以影响燃料的混合程度。本文通过实验研究探究不同旋流角度下燃料掺混特性的变化，为优化燃烧提供参考。
2.实验方法
在实验前，先制备好气溶胶颗粒，并将其掺入空气中形成一定浓度的流体。然后将流体注入燃烧室中，在控制旋流角度的情况下进行实验。
实验中采用PIV（ParticleImageVelocity）技术来测量燃烧室内的流场。PIV技术是通过拍摄两张颗粒图像来计算流场速度分布的一种测量方法。具体步骤如下：
1）在实验中注入透明粒子，并在实验室内启动激光器。
2）水平和竖直方向拍摄两张颗粒图像。
3）分析两张图像的变化来测量粒子的速度和流线。
实验中，我们通过改变燃烧室的旋转角度，分别取旋流角度为0度、15度、30度、45度、60度、75度、90度，进行测量。
3.实验结果分析
通过测量实验得到燃烧室内不同旋流角度下的流场图像和速度云图，结合分析数据，得到以下实验结果：
（1）随着旋流角度的增大，燃料的混合程度先增大后减小。
当旋流角度为0度时，燃料混合不充分，能看到较多的未混合过的燃料。随着旋流角度的增加，混合程度逐渐增大，并在旋流角度为45度时达到最大值。此时燃料混合效果达到最好，燃料几乎均匀分布于整个燃烧室中。然而，当旋流角度继续增加，混合程度开始降低，燃料分布变得不均匀。
（2）随着旋流角度的增大，燃烧室内湍流强度增大。
实验数据还表明，随着旋流角度的增加，燃烧室内的湍流强度也逐渐增大，这与混合程度的变化趋势相似。这表明，在旋流角度为45度时，燃料混合均匀度最高，流动也最为剧烈。
4.结论
通过PIV技术的实验测量，我们发现旋流角度对燃烧室内燃料掺混特性的影响很大。随着旋流角度的增大，燃料混合程度呈先增大后减小的趋势，旋流角度为45度时达到最佳混合状态。此时，燃料几乎均匀分布于整个燃烧室中，湍流强度也逐渐增大。因此，在实际应用中，建议采用旋流角度为45度的方案进行燃烧过程的优化。
然而，本文只应用PIV技术来探究旋流角度对燃料混合特性的影响，还有许多其他的因素可能也会影响到燃烧过程，需要进一步的研究来完善这个领域。
参考文献：
[1]李平.新能源器材设计的数值分析与实验研究[J].湖南工业大学,2012,1(1):10-14.
[2]彭菲.燃烧室旋流流场特性分析[J].工业炉与加热处理,2018,37(4):23-26.
[3]王俊.应用PIV技术研究火力发电机组燃烧室流场与热传递特性[J].2019,6(2):90-94.