一种观测高速气液两相流瞬态流场特性和喷雾特性的装置

1.本发明属于观测流体流动和雾化过程的观测系统或试验装置技术领域，具体涉及一种观测高速气液两相流瞬态流场特性和喷雾特性的装置。


背景技术：

2.目前对于两相流体流态及雾化的研究，多为稳态下的流动研究，其中一种技术方案，kufferath a,wende b,leuckel w.influence of liquid flow conditions on spray characteristics of internal-mixing twin-fluid atomizers[j].international journal of heat and fluid flow,1999,20(5):513-519，液体和气体分别经过中心孔和b处的通道进入混合室a，而后由喷孔c喷出，形成两相射流并雾化，装置整体由透明材质制作，利用高速相机记录喷射过程，可在喷孔出口观测到气液两相射流和雾化现象。
[0003]
虽然该技术可以实现两相流射流及雾化过程的观测，但其只适用于稳态工况，即气体和液体保持连续供给与持续喷射，无法对气体开启和关闭过程中的瞬间流动状态进行细致观察；另外，喷孔结构为普通通孔，无法将双流体射流加速至超声速，实现对超声速双流体射流和雾化的观测。除此之外，由于是稳态流动，现有技术的方案中液体喷射在近端不需要相关控制机构，无法精确控制液体的喷射正时。


技术实现要素：

[0004]
针对上述技术问题，本发明提供一种观测高速气液两相流瞬态流场特性和喷雾特性的装置解决以下的技术问题：
[0005]
1、喷射规律可变的气液两相流流态及喷雾特性可视化观测：本发明选用高透光有机玻璃为加工材质，将高压液体、高压空气引入实验装置，利用汽油缸内直喷系统喷油器和电磁铁，分别实现对液体喷射和气液混合物喷射的控制，改变液体和气体的喷射脉宽和间隔，借助透明壁面观测装置内部气液两相流流态的变化和装置外部喷雾雾化特性。
[0006]
2、瞬态过程观测：通过装置内部安装的回位弹簧和电磁铁，可以保证装置下方阀体阀芯在正常状态下保持关闭，内部充满高压空气；当电磁铁通电时，电磁力推动阀芯向下移动，阀芯与阀体间产生间隙，高压空气喷射而出形成超声速气体射流，同时装置内部喷油器开始喷射，高压液体与气体混合后喷出，形成超声速气液两相流射流并雾化。本发明可以对气液两相流的形成过程以及阀芯运动过程中的两相流雾化过程进行观测，这是其他没有动力和回位装置的观测系统所不具备的。
[0007]
3、超声速射流和喷雾特性观测：利用独特设计的先缩后扩的类拉瓦尔结构，将气液两相射流加速至超声速，对高速两相流流动状态和雾化特性进行观察。其他现有实验装置多使用普通孔状出口，无法将两相流加速至超声速喷出。
[0008]
具体技术方案为：
[0009]
一种观测高速气液两相流瞬态流场特性和喷雾特性的装置，包括依次连接的供油块、装置主体、阀体总成；供油块、装置主体、阀体总成通过固定螺栓、螺栓垫片、防滑垫片、
螺母固定连接；阀体总成与装置主体之间设密封垫；
[0010]
供油块上设有供油接头固定孔；
[0011]
阀芯安装在阀体总成内孔中，阀芯外柱面与阀体总成内柱面为滑动配合，保证阀芯的自由滑动；阀芯尾部与导流固定管通过圆柱面的柱面和端面定位并固定连接，阀芯设有导流孔；金属推板的两端下方分别设有回位弹簧，回位弹簧分别安装在阀体总成上对应的弹簧孔内；金属推板设有中心孔，导流固定管固定在金属推板中心孔内；
[0012]
金属推板两端上方设有推拉电磁铁；推拉电磁铁固定安装在装置主体内；
[0013]
装置主体在阀芯、导流固定管连接处设有空腔，空腔侧面开设有供气接头固定孔；
[0014]
喷油器固定安装在装置主体中心孔内；喷油器尾端与供油块上的供油接头固定孔通过喷油器尾端的o型密封圈密封连接；喷油器头部位于导流固定管锥形导流面内；
[0015]
供油块、阀芯、阀体总成、导流固定管、装置主体均采用高透有机玻璃材质。
[0016]
进一步的，阀芯包括直管和阀芯头部；直管内有导流孔，阀芯头部与直管连接处有轴向均布的四个液体排出槽，液体排出槽与导流孔连通；阀芯头部有球面和阀芯头部密封锥面。
[0017]
导流固定管内部由上到下分别设置液体导流锥面、液体流通孔和阀芯固定孔，其中阀芯固定孔与阀芯尾部的直管固定连接，液体导流锥面和液体流通孔对接喷油器；导流固定管外部设置有上下两层固定辐板，固定辐板中间开设有固定槽，固定辐板与导流固定管外壁面的轮廓曲线，与金属推板中心的开槽形状一致，导流固定管插入金属推板中心开槽内，并通过旋转卡紧。
[0018]
阀体总成下端喷嘴出口处设有阀体总成密封锥面，与阀芯头部密封锥面配合，形成锥面密封；
[0019]
阀体总成还设有两个弹簧固定孔，以及螺栓孔；在阀体总成上端加工有凸台，凸台侧面与装置主体下部凹台侧面配合。
[0020]
液体排出槽处，阀芯与阀体总成内孔之间留有环形空腔；
[0021]
所述的阀体总成密封锥面下方还设有阀体总成球面形状，使喷嘴出口处流道截面构成先缩后扩的类拉瓦尔喷管结构。
[0022]
本发明引入压缩空气辅助燃油雾化，可以通俗理解为，将高压空气和燃油一起输入喷油器，当混合物喷出时，高压气体所形成的高速射流与瞬态膨胀效应会辅助燃油实现破碎，达到更好的雾化效果。空气辅助喷射系统主要由喷油器、预混腔和喷嘴组成。预混腔中充满高压空气。空气辅助喷射系统主要工作过程如下：首先，燃油经过喷油器喷入充满高压空气的预混腔中，进行初次雾化；经过一段时间间隔(约10ms)后，喷嘴打开，裹挟着油滴的高压空气从喷嘴中喷出，进行二次雾化，获得更好的雾化质量。空气辅助喷射系统相较于传统喷油系统，有以下区别：(1)传统喷油系统只有一个喷油器，而空气辅助喷射系统有一个喷油器，一个空气辅助喷嘴和一个预混腔。(2)传统喷油系统将燃油经喷油器直接喷入燃烧室，而在空气辅助喷射系统中，燃油从喷油器先喷入预混腔，在预混腔中与压缩空气初步混合后再经由空气辅助喷嘴喷出，进入燃烧室。(3)传统喷油系统需要建立较高的喷油压力(最高可达3000bar)，而空气辅助喷射系统的喷油压力范围为8-50bar。(4)空气辅助喷射系统较传统喷油系统引入了一个高压气路辅助燃油雾化。
[0023]
气液两相流：流动中包含两种工质，气液两相各具有不同的化学成分(如空气和水
的混合物)。
[0024]
气液质量比：气液两相流中气相和液相质量流量的比值，是两相流流动状态的重要判别参数。
[0025]
流动形态：在气液两相流中，气相和液相的占比不同，呈现出的流动形态也不同，当气液质量比由0(无气相)逐渐增加时，流态逐步演变为气泡流、段塞流、搅拌流、环状流和弥散流，流动形态发生极大改变。
[0026]
本发明作用：使用透明材质(有机玻璃)加工喷射过程中流体经过的关键位置(阀芯、阀体)，便于观察装置内部两相流体流动状态，另外，借助装置出口处类拉瓦尔喷管的先缩后扩结构，可以将两相流加速至超声速，使液相在喷口处雾化，搭配相应喷雾观测设备(高速相机或相位多普勒粒子分析仪)即可对装置内相应流态工质形成的喷雾进行分析。
[0027]
本发明具有的技术效果：
[0028]
1、流动和喷雾可视化：由于本装置通体采用高透有机玻璃加工，且阀芯和阀体总成出口段壁厚较小，可以清晰观察到装置内部的气液两相流流动状态和外部喷雾的雾化过程。
[0029]
2、喷油和喷气过程独立控制：本发明装置内部集成了喷油器作为高压液体射流的控制机构，推拉电磁铁作为高压气体射流的控制机构，且上述二者的控制是完全独立的，即液体喷射时间、气体喷射时间和气液喷射间隔都是可以自由设定的，可以根据实际需要对喷射过程进行设置，具有极大的灵活度。
[0030]
3、包含喷嘴开启和关闭的全过程瞬态观测：得益于推拉电磁铁加回位弹簧的控制机构，本发明装置可以实现喷嘴的开启和关闭瞬态过程，并对喷嘴开启、关闭过程及喷射过程进行全流程观测，相对于之前只能观测喷射稳态流动的技术方案，是一个巨大的提升。
附图说明
[0031]
图1为本发明装置整体结构示意图；
[0032]
图2为本发明装置喷射和运动部分结构示意图；
[0033]
图3为本发明主体和固定部分结构示意图；
[0034]
图4为本发明阀体、导流固定管与金属推板的连接方式结构示意图；
[0035]
图5为本发明阀芯结构示意图；
[0036]
图6为本发明导流固定管结构示意图；
[0037]
图7为本发明阀体总成结构示意图；
[0038]
图8为本发明阀芯、阀体出口结构示意图；
[0039]
图9为本发明装置主体结构示意图；
[0040]
图10为本发明供油块结构示意图；
[0041]
图11a为本发明喷油器和推拉电磁铁结构示意图之一；
[0042]
图11b为本发明喷油器和推拉电磁铁结构示意图之二。
具体实施方式
[0043]
结合附图说明本发明的具体技术方案。
[0044]
如图1所示，一种观测高速气液两相流瞬态流场特性和喷雾特性的装置，包括依次
连接的供油块1、装置主体16、阀体总成12；供油块1、装置主体16、阀体总成12通过固定螺栓2、螺栓垫片3、防滑垫片9、螺母10固定连接；阀体总成12与装置主体16之间设密封垫13；
[0045]
供油块1上设有供油接头固定孔4；
[0046]
阀芯11安装在阀体总成12内孔中，阀芯11外柱面与阀体总成12内柱面为滑动配合，保证阀芯11的自由滑动；阀芯11尾部与导流固定管15通过圆柱面47的柱面和端面定位并利用胶水粘贴固定，阀芯11设有导流孔17；金属推板7的两端下方分别设有回位弹簧8，回位弹簧8分别安装在阀体总成12上对应的弹簧孔内；金属推板7设有中心孔，导流固定管15固定在金属推板7中心孔内；
[0047]
金属推板7两端上方设有推拉电磁铁6；推拉电磁铁6固定安装在装置主体16内；
[0048]
装置主体16在阀芯11、导流固定管15连接处设有空腔，空腔壁面设有供气接头固定孔14；
[0049]
喷油器5固定安装在装置主体16中心孔内；喷油器5尾端与供油块1上的供油接头固定孔4通过喷油器5尾端的o型密封圈密封连接；喷油器5头部位于导流固定管15锥形导流面内。
[0050]
供油块1、阀芯11、阀体总成12、导流固定管15、装置主体6均采用高透有机玻璃材质加工并抛光，保证装置透光性。
[0051]
阀芯11包括直管和阀芯头部；直管内有导流孔17，阀芯头部与直管连接处轴向均布的四个液体排出槽25，液体排出槽25与导流孔17连通；阀芯头部有球面19和阀芯头部密封锥面18。
[0052]
导流固定管15内部由上到下分别设置液体导流锥面45、液体流通孔46和阀芯固定孔47，其中阀芯固定孔47与阀芯11的直管固定连接，液体导流锥面45和液体流通孔46对接喷油器5；导流固定管15外部设置有上下两层固定辐板48，固定辐板48中间开设有固定槽49，固定辐板48与导流固定管15外壁面的轮廓曲线，与金属推板7中心的开槽形状一致，导流固定管15插入金属推板7中心开槽内，并通过旋转卡紧。
[0053]
阀体总成12下端喷嘴出口处设有阀体总成密封锥面24，与阀芯头部密封锥面18配合，形成锥面密封；
[0054]
阀体总成12还设有两个弹簧固定孔22，以及螺栓孔23；在阀体总成12上端加工有凸台，凸台侧面21与装置主体16下部凹台侧面配合。
[0055]
液体排出槽25处，阀芯11与阀体总成12内孔之间留有环形空腔26；
[0056]
阀体总成密封锥面24下方还设有阀体总成球面28，使喷嘴出口处流道截面构成先缩后扩的类拉瓦尔喷管结构。
[0057]
各部件间连接方式如下，按装配过程叙述：
[0058]
在阀体总成12的基础上，将阀芯11安装在阀体总成12内孔中，阀芯11外柱面与阀体总成12内柱面为滑动配合，保证阀芯11的自由滑动；
[0059]
阀芯11尾部插入导流固定管15中心孔内；阀芯11通过导流固定管15下端内部的环面和端面、阀芯11尾部定位，导流固定管15和阀芯11使用有机玻璃专用胶水粘接固定；
[0060]
金属推板7的两端分别设有回位弹簧8，回位弹簧8分别安装在阀体总成12上对应的弹簧孔内，回位弹簧8上下端限位分别为金属推板7与阀体总成12；
[0061]
金属推板7设有中心孔，导流固定管15固定在中心孔内；
[0062]
金属推板7与导流固定管15通过金属推板7中心孔环面与导流固定管15外侧环面进行同轴定位，金属推板7上下底面与导流固定管15壁面上的定位凸台内侧面进行轴向定位，实现二者的轴向固定。
[0063]
至此装置下半部分即两相流喷射与运动部分连接方式叙述完成，如图2所示。
[0064]
装置上半部分即装置主体16和固定部分，以装置主体16为基础，供油块1固定安装在装置主体16顶部，供油块1上设有供油接头固定孔4；
[0065]
推拉电磁铁6固定安装在装置主体16内；
[0066]
推拉电磁铁6与装置主体16间通过推拉电磁铁6外柱面实现径向定位，通过电磁体底面34实现轴向定位；
[0067]
喷油器5固定安装在装置主体16中心孔内；
[0068]
装置主体16与喷油器5通过喷油器5头部柱面33与装置主体16中心孔实现径向定位，通过喷油器5定位面32与装置主体16中心孔端面实现轴向定位；
[0069]
喷油器5尾端与供油块1上的供油接头固定孔4密封连接；喷油器5头端与导流固定管15连接；
[0070]
喷油器5与供油块1通过供油块1中心孔壁面31与喷油器5尾部密封圈实现径向定位和密封；供油块1与装置主体16通过两部件接触面进行轴向定位，利用喷油器5实现径向定位；最后，密封垫13放置在装置主体16下底面，利用底面和外轮廓进行定位，至此，装置主体16和固定部分的连接情况叙述完毕，装配结果如图3所示。
[0071]
装置上半部分和下半部分之间通过装置主体16和阀体总成12上的定位凸台和凹陷定位，并使用六根固定螺栓2和相应的垫片、螺母10，将上、下半部分固定在一起，阀体总成12与装置主体16的上、下表面压紧密封垫13，实现装置的密封。
[0072]
阀芯11、导流固定管15和金属推板7三者装配过程：三者装配过程如图4所示，阀芯11尾部插入导流固定管15中心孔内，环面与端面定位，利用有机玻璃专用胶水粘接固定；金属推板7中心开孔与导流固定管15外侧轮廓相同，从阀芯11反方向放入导流固定管15外侧的缝隙内如图4中的a、b所示，将导流固定管15旋转90
°
，使得导流固定管15外侧凸起与金属推板7接触，从而限制二者的轴向位置，如图4中的c所示，至此，阀芯11、导流固定管15和金属推板7三者连接方式叙述完毕。
[0073]
工作原理：
[0074]
气液两相流瞬态喷射正时可控内流和喷雾观测
[0075]
本发明引入高压液体和高压气体，在装置内部形成气液两相流，通过阀芯11、阀体总成12形成的先收缩后扩张的特殊结构流道，加速至超声速后向外界喷出，实现雾化效果。
[0076]
本发明工作过程中的气体和液体供给，分别经由供气接头固定孔14和供油接头固定孔4，进入装置主体16内部的空腔以及喷油器5中；控制信号由专门控制器输出至喷油器5和推拉电磁铁6，喷油器5控制液体喷射过程，推拉电磁铁6控制气液两相流喷射；金属推板7、回位弹簧8与导向定位管相配合，利用弹簧弹力为阀芯11提供向上的轴向力，使阀芯11压紧在阀体总成12上，实现装置在喷口处的密封，当推拉电磁铁6通电时，推拉电磁铁6内部轴针向下移动，推动金属推板7并压紧回位弹簧8，带动阀芯11向下移动，阀芯11与阀体总成12在喷口位置出现间隙，使装置喷口打开，推拉电磁铁6断电后，回位弹簧8使阀芯11复位，喷嘴关闭；喷油器5和推拉电磁铁6的控制是独立的，即可以通过控制手段改变液体和两相流
混合物的喷射时刻、喷射脉宽，观察不同的流动和雾化规律。
[0077]
下面简要叙述装置工作过程：
[0078]
油气供给管路接入系统并达到稳定压力后，相应控制系统发出控制信号，喷油器5打开，将喷油器5内部高压液体喷入导流固定管15上部锥形孔内，由于重力作用，液体射流继续向下移动，液体与高压气体在阀芯11内部导流孔17内混合，而后推拉电磁铁6通电，推动金属推板7，带动阀芯11向下移动，阀芯11与阀体间形成间隙，由于装置内部压力高于外界，阀芯11内气液两相流向外喷出形成高速射流，并使液体介质雾化；喷射结束后，喷油器5、推拉电磁铁6断电，阀芯11在回位弹簧8的作用下重新压紧在阀体总成12上，装置重新密封。在此过程中，由于装置主体16、导流固定管15、阀芯11以及阀体总成12皆由高透有机玻璃制造，可以清晰的观察到装置内部的流体运动过程；当两相流喷出时，液体介质在气动力的作用下破碎成小液滴，借助专用粒子分析仪即可测量喷雾液滴的微观特性和运动规律。
[0079]
关键部件结构说明：
[0080]
阀芯11、导流固定管15、阀体总成12、装置主体16、供油块1材质均为高透有机玻璃，保证装置整体的透明度，便于观察内部流动现象。
[0081]
①
阀芯11
[0082]
阀芯11结构如图5所示，来自喷油器5的液体射流与高压空气在阀芯11内部混合后，经由阀芯11出口处的排出槽向外界喷出。阀芯11头部的密封锥面与阀体总成12出口接触密封。
[0083]
阀芯11包括直管和阀芯头部；直管内有导流孔17，阀芯头部与直管连接处轴向均布的四个液体排出槽25，液体排出槽25与导流孔17连通；阀芯头部有球面19和阀芯头部密封锥面18。装置工作过程中，阀芯11处于高压气环境中，导流孔17内部充满压缩空气，来自喷油器5的液体射流，经过导流固定管15后与导流孔17内的空气混合，发生初次雾化；推拉电磁铁6通电后，阀芯11运动使喷嘴开启，导流孔17内部的气液混合物经过液体排出槽25、密封锥面28和球面19后从装置喷出，液体随之发生雾化。
[0084]
②
导流固定管15
[0085]
导流固定管15结构如图6所示，负责连接金属推板7与阀芯11，配合弹簧与推拉电磁铁6为阀芯11施加轴向力，实现喷嘴的开启和关闭。
[0086]
导流固定管15内部由上到下分别设置有液体导流锥面45、液体流通孔46和阀芯固定孔47，其中阀芯固定孔47负责与阀芯11的直管实现柱面和端面固定并粘接固联，液体导流锥面45和液体流通孔46负责收集并引导来自喷油器5的液体射流进入导流固定管15内部的液体流通孔46，随后进入阀芯11中心的导流孔17内。导流固定管15外部设置有固定辐板48，上下两层固定辐板48中间开设有固定槽49，固定辐板48与导流固定管15外壁面的轮廓曲线，与金属推板7中心的开槽形状一致，导流固定管15可以插入金属推板7中心开槽内，并通过旋转的方式，使金属推板7与导流固定管15固连，具体过程如图4所示。
[0087]
③
阀体总成12
[0088]
阀体总成12结构如图7，与阀芯11、回位弹簧8、金属推板7、装置主体16等配合，实现喷嘴的关闭和装置的密封。
[0089]
阀体总成12中心位置设有通孔，阀芯11从通孔底端插入，阀芯11头部阀芯头部密封锥面18与阀体总成12下端出口处阀体总成密封锥面24配合，形成锥面密封，防止装置内
部高压气体泄露。除此之外，阀体总成12还设有两个弹簧固定孔22，以及6个螺栓孔23，保证回位弹簧8及螺栓的安装空间。在阀体总成12上端加工有凸台，凸台侧面21与装置主体16下部凹台侧面配合实现二者定位。
[0090]
阀体下端出口与阀芯11配合方式如图8所示，来自阀芯11导流孔17内的双相流体，经由液体排出槽25进入位于阀芯11和阀体中间的环形空腔26中，在内外压差的作用下，继续向下运动，阀芯11头部与阀体出口处的阀体总成密封锥面24与阀体总成球面28形状，使喷嘴出口处流道截面构成先缩后扩的类拉瓦尔喷管结构，将喷嘴内部流体加速至超声速，最后从喷嘴下部喷出，实现液体雾化。
[0091]
④
装置主体16
[0092]
装置主体16结构如图9，负责高压气体引入、零件连接及喷油器5、推拉电磁铁6安装等功能。
[0093]
装置主体16侧面开设有供气接头固定孔14，负责旋入气体接头，与外部高压气路连接，为装置提供稳定的气体压力；装置中心开设有阶梯状中心孔，实现喷油器5的固定与密封，其中最上端孔底面32与喷油器5定位面53配合，实现喷油器5的轴向定位，最下端孔柱面33与喷油器5顶部密封环54配合，实现喷油器5与装置主体16的位置定位和密封。为避免零件干涉，装置主体16上部专门开设了对称槽37用于喷油器5的安装。另外，装置主体16与推拉电磁铁6通过环面实现位置定位，通过端面34实现轴向定位，开设有电磁铁导线孔36，方便推拉电磁铁6的安装和控制。与阀体总成12相同，装置主体16上同样开设有六个用于防止螺栓的通孔35。
[0094]
⑤
供油块1
[0095]
供油块1结构如图10，主要用于引入外部油路和装置与台架的固定工作。
[0096]
供油块1中心开设有供油接头固定孔4，负责旋入供油接头，与外部高压油路连接，同时，喷油器5尾端进油孔50和密封环51从下端插入供油接头固定孔4内，实现内外油路的连接。为了防止零件干涉，供油块1侧边开设有矩形凹槽44，方便喷油器5的安装。除上述功能外，供油块1另外开设有与装置主体16对应的两个电磁铁导线孔43和六个螺栓过孔42，以及供油块1特有的负责与台架连接的六个螺栓过孔41。
[0097]
⑥
喷油器5及推拉电磁铁6
[0098]
喷油器5及推拉电磁铁6结构如图11a和图11b，为方便设计和制造，本发明中所涉及的喷油器5和推拉电磁铁6，均采用目前通用的规格和型号，其中喷油器5选择博世公司生产的车用gdi喷油器5，其外形如图11a所示，与发明装置相关的结构有进油孔50、密封环51与供油块1中心孔连接；驱动导线接口52为防止与供油块1干涉，在后者侧边开槽44；轴向定位面53与装置主体16中心孔定位面32配合，实现二者的轴向定位；密封环54与装置主体16中心孔33配合，实现二者的位置定位。本发明装置中，喷油器5从外接油路中获取高压油，按要求喷入装置内，形成气液两相流。
[0099]
推拉电磁铁6选择的是北京恩利集公司的gsd 19/40管式电磁铁，其外形如图11b所示，推拉电磁铁6主体55内安装有推杆56，推拉电磁铁6通电后推杆相对主体向下运动，在24v的工作电压下，最大提供19n的轴向推力，在本发明装置中，作为克服弹簧力使阀芯11向下运动的动力源。

技术特征：
1.一种观测高速气液两相流瞬态流场特性和喷雾特性的装置，其特征在于，包括依次连接的供油块(1)、阀体总成(12)、装置主体(16)；供油块(1)、装置主体(16)、阀体总成(12)通过固定螺栓(2)、螺栓垫片(3)、防滑垫片(9)、螺母(10)固定连接；阀体总成(12)与装置主体(16)之间设密封垫(13)；供油块(1)上设有供油接头固定孔(4)；阀芯(11)安装在阀体总成(12)内孔中，阀芯(11)外柱面与阀体总成(12)内柱面为滑动配合，保证阀芯(11)的自由滑动；阀芯(11)尾部与导流固定管(15)通过圆柱面(47)的柱面和端面定位并固定连接，阀芯(11)设有导流孔(17)；金属推板(7)的两端下方分别设有回位弹簧(8)，回位弹簧(8)分别安装在阀体总成(12)上对应的弹簧孔内；金属推板(7)设有中心孔，导流固定管(15)固定在金属推板(7)中心孔内；金属推板(7)两端上方设有推拉电磁铁(6)；推拉电磁铁(6)固定安装在装置主体(16)内；装置主体(16)在阀芯(11)、导流固定管(15)连接处设有空腔，空腔侧面开设有供气接头固定孔(14)；喷油器(5)固定安装在装置主体(16)中心孔内；喷油器(5)尾端与供油块(1)上的供油接头固定孔(4)通过喷油器(5)尾端的o型密封圈密封连接；喷油器(5)头部位于导流固定管(15)锥形导流面内；供油块(1)、阀芯(11)、阀体总成(12)、导流固定管(15)、装置主体(16)均采用高透有机玻璃。2.根据权利要求1所述的一种观测高速气液两相流瞬态流场特性和喷雾特性的装置，其特征在于，所述的阀芯(11)包括直管和阀芯头部；直管内有导流孔(17)，阀芯头部与直管连接处轴向均布有四个液体排出槽(25)，液体排出槽(25)与导流孔(17)连通；阀芯头部有球面(19)和阀芯头部密封锥面(18)。3.根据权利要求1所述的一种观测高速气液两相流瞬态流场特性和喷雾特性的装置，其特征在于，所述的导流固定管(15)内部由上到下分别设置液体导流锥面(45)、液体流通孔(46)和阀芯固定孔(47)，其中阀芯固定孔(47)与阀芯(11)的直管固定连接，液体导流锥面(45)和液体流通孔(46)对接喷油器(5)；导流固定管(15)外部设置有上下两层固定辐板(48)，固定辐板(48)中间开设有固定槽(49)，固定辐板(48)与导流固定管(15)外壁面的轮廓曲线，与金属推板(7)中心的开槽形状一致，导流固定管(15)插入金属推板(7)中心开槽内，并通过旋转卡紧。4.根据权利要求1所述的一种观测高速气液两相流瞬态流场特性和喷雾特性的装置，其特征在于，所述的阀体总成(12)下端喷嘴出口处设有阀体总成密封锥面(24)，与阀芯头部密封锥面(18)配合，形成锥面密封；阀体总成(12)还设有两个弹簧固定孔(22)，以及螺栓孔(23)；在阀体总成(12)上端加工有凸台，凸台侧面(21)与装置主体(16)下部凹台侧面配合；液体排出槽(25)处，阀芯(11)与阀体总成(12)内孔之间留有环形空腔(26)。5.根据权利要求4所述的一种观测高速气液两相流瞬态流场特性和喷雾特性的装置，其特征在于，阀体总成密封锥面(24)下方还设有阀体总成球面(28)形状，使喷嘴出口处流道截面构成先缩后扩的类拉瓦尔喷管结构。

技术总结
本发明提供一种观测高速气液两相流瞬态流场特性和喷雾特性的装置，供油块上设有供油接头固定孔；阀芯外柱面与阀体总成内柱面为滑动配合；阀芯尾部于导流固定管中对接；金属推板的两端下方分别设有回位弹簧，导流固定管固定在金属推板中心孔内；金属推板两端上方设有推拉电磁铁；装置主体在阀芯、导流固定管连接处设有空腔，装置主体上的供气接头固定孔；喷油器固定安装在装置主体中心孔内；喷油器尾端与供油接头固定孔密封连接；喷油器头端与导流固定管连接。本装置通体采用高透有机玻璃加工，且阀芯和阀体总成出口段壁厚较小，可以清晰观察到装置内部的气液两相流流动状态和外部喷雾的雾化过程。部喷雾的雾化过程。部喷雾的雾化过程。


技术研发人员：章振宇 回越 武浩 张付军
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2022.12.14
技术公布日：2023/5/12