DECHEMA 2026在德累斯顿——氨喷雾表征与LNH3液滴测量

这项工作发表于Jahrestreffen der DECHEMA/VDI-Fachgruppen Mehrphasenströmungen, Agglomerations- und Schüttguttechnik und Computational Fluid Dynamics（DECHEMA/VDI多相流、团聚与散料技术及计算流体力学专业组年会）。会议于2026年3月16–18日在德国德累斯顿工业大学举行，重点议题包括多相流、团聚与散料技术、计算流体力学、新型测量方法以及用于多相流分析的AI方法。

https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/ifvu/tpg/forschung/workshop

所展示的海报重点介绍了氨喷雾的表征以及单个LNH3液滴的光散射行为。液氨是一种重要的未来燃料候选。然而，LNH3喷雾带来了特殊的测量挑战，因为闪沸雾化会产生稠密喷雾、强烈的光衰减、多重散射以及内部含有蒸气泡的液滴。

在稠密喷雾中进行光学液滴测量十分困难。许多成熟技术依赖前向散射，包括激光衍射、相位多普勒技术和成像方法。然而，稠密的氨喷雾条件可能会限制这些方法的使用。

喷雾内部的强吸收、多重散射以及有限的光学通道会干扰光信号。因此，基于前向散射的技术可能会丢失重要信息，或难以应用。

这些挑战对于闪沸LNH3喷雾尤为突出。在此类条件下，液体处于热力学不稳定状态。除初级射流破碎外，液滴内部还可能生成并长大蒸气泡，这些气泡可能导致液滴膨胀并破裂。

为克服这些限制，该工作采用了基于背向散射的TSTOF测量方法。TSTOF即Time-Shift Time-of-Flight（时移飞行时间法）。该方法记录单个液滴的光散射信号，并且只需从一侧进行光学访问即可工作。

在所介绍的研究中，使用一台基于TSTOF的测量仪器对不同工况下的LNH3喷雾进行了表征。该仪器为每个液滴记录四路光散射信号，并由这些信号冗余地确定液滴速度和液滴粒径。

这种方法对氨喷雾诊断尤其有用，因为所检测到的信号可能包含液滴内部结构的信息。当LNH3液滴中含有蒸气泡或气体包裹物时，这一点尤为重要。

实验装置包括一个燃烧室、一个TSTOF测量探头以及超高速相机成像系统。借助这一组合，研究人员能够将光学液滴测量结果与喷雾和液滴链的视觉观测结果进行对比。

海报还展示了一条带有不断长大的蒸气泡的LNH3液滴链，其中可以看到多个破裂的液滴。这些观测结果有助于解释闪沸条件下LNH3液滴复杂的光散射行为。

氨喷雾表征对燃料研究、燃烧研究、多相流诊断以及新型光学测量方法的开发都十分重要。LNH3喷雾之所以复杂，是因为它同时涉及雾化、蒸发、气泡生长、液滴破碎以及强烈的光学效应。

所介绍的工作表明，基于TSTOF的背向散射测量可为这些过程的研究提供支持，为在光学通道受限的稠密喷雾中实现更可靠的液滴表征开辟了道路。

该方法可支持氨燃烧、替代燃料、喷雾雾化、稠密喷雾诊断以及工业过程监测等方面的研究。它还有助于为经典前向散射方法受限的复杂喷雾开发光学测量系统。

通过分析单个LNH3液滴的光散射，该方法为理解闪沸条件下的氨喷雾行为、内部气泡形成及液滴破碎创造了新的可能。