本文關(guān)鍵詞：氣泡霧化噴嘴氣液兩相流動(dòng)的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：輕質(zhì)柴油等低閃點(diǎn)的燃料因其具有易儲(chǔ)存、安全性高等優(yōu)點(diǎn),在一些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。但由于燃料閃點(diǎn)低,利用傳統(tǒng)的壓力霧化方式往往需要提供高壓才能實(shí)現(xiàn)霧化,而高壓霧化裝置無(wú)疑增加整機(jī)的質(zhì)量。氣泡霧化噴嘴作為一種兩相流噴嘴,具有低壓條件下即可實(shí)現(xiàn)液相工質(zhì)良好霧化的特點(diǎn)。相比于其它兩相流噴嘴,其具有所需氣相工質(zhì)少、霧化效果對(duì)液相粘性不敏感、不易堵塞等特點(diǎn),這使其能夠滿(mǎn)足一些應(yīng)用在特殊領(lǐng)域的動(dòng)力裝置對(duì)燃料霧化的要求。 本文以氣泡霧化噴嘴為研究對(duì)象,建立了氣泡霧化噴嘴的幾何模型以及描述氣液流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上劃分網(wǎng)格并確定邊界條件。利用所建立的模型對(duì)氣泡霧化噴嘴內(nèi)部氣液兩相流動(dòng)以及噴嘴下游的噴霧場(chǎng)進(jìn)行研究。 針對(duì)氣泡在噴嘴內(nèi)的形態(tài)變化,利用VOF方法對(duì)單氣泡在噴嘴內(nèi)流動(dòng)時(shí)的形態(tài)及其特征參數(shù)進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)比分析不同氣泡尺寸、液相流量、液相粘性、噴嘴收縮角度以及噴孔長(zhǎng)徑比時(shí)氣泡在噴嘴內(nèi)形態(tài)變化,得到了不同條件下氣泡形態(tài)變化特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上對(duì)不同條件下的特征參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比,給出了不同條件對(duì)氣泡特征參數(shù)的影響規(guī)律。 為了研究不同工況條件時(shí)氣泡霧化噴嘴內(nèi)的兩相流動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分別對(duì)不同氣液質(zhì)量比時(shí)噴嘴內(nèi)的氣液兩相流動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)噴嘴出口截面處兩相流動(dòng)參數(shù)的計(jì)算,研究了不同氣液質(zhì)量比、不同液相流量時(shí)噴嘴出口截面處的含氣率、液膜厚度等氣液兩相流動(dòng)參數(shù)特點(diǎn)。研究結(jié)果表明：各種工況下噴嘴出口截面兩相流動(dòng)參數(shù)均隨時(shí)間發(fā)生波動(dòng),同時(shí)出口截面處的液膜厚度隨著液相流量和氣液質(zhì)量比的增加而減小。 最后,結(jié)合噴嘴出口兩相流動(dòng)參數(shù)利用歐拉-拉格朗日方法對(duì)噴嘴下游氣相-液滴耦合噴霧場(chǎng)進(jìn)行研究。在建立計(jì)算區(qū)域和劃分網(wǎng)格的基礎(chǔ)上,首先確定了不同條件時(shí)的一次霧化粒徑,并以此作為入口條件進(jìn)行耦合計(jì)算。得到了氣泡霧化噴嘴下游液滴粒徑、液滴速度等的分布特點(diǎn),并對(duì)液相流量、氣液質(zhì)量比對(duì)氣泡霧化噴嘴下游液滴粒徑及其分布的影響進(jìn)行了研究。
【關(guān)鍵詞】：氣泡霧化噴嘴 氣泡 兩相流 噴霧 仿真
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK12
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-11
• 1 緒論11-25
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-23
• 1.2.1 氣泡霧化噴嘴的結(jié)構(gòu)及霧化特點(diǎn)12-14
• 1.2.2 氣泡霧化噴嘴噴霧特性的研究14-17
• 1.2.3 氣泡霧化噴嘴內(nèi)兩相流流動(dòng)行為的研究17-23
• 1.3 論文研究的意義及內(nèi)容23-25
• 1.3.1 論文研究的意義23
• 1.3.2 論文研究的內(nèi)容23-25
• 2 氣泡霧化噴嘴內(nèi)氣泡運(yùn)動(dòng)形態(tài)特征及變化研究25-53
• 2.1 氣液兩相流動(dòng)模型的建立25-33
• 2.1.1 控制方程25-27
• 2.1.2 湍流模型和近壁面的處理27-30
• 2.1.3 幾何模型的建立以及網(wǎng)格的劃分30-31
• 2.1.4 初始條件和邊界條件31-32
• 2.1.5 模型的驗(yàn)證32-33
• 2.2 噴嘴內(nèi)氣泡形態(tài)變化規(guī)律33-42
• 2.2.1 噴嘴內(nèi)氣泡的形態(tài)變化特征34-35
• 2.2.2 噴嘴內(nèi)氣泡形態(tài)變化的影響因素分析35-42
• 2.3 噴嘴內(nèi)氣泡特征參數(shù)研究42-51
• 2.3.1 氣泡特征參數(shù)42-43
• 2.3.2 氣泡特征參數(shù)的變化歷程43-44
• 2.3.3 氣泡特征參數(shù)的影響因素分析44-51
• 2.4 本章小結(jié)51-53
• 3 氣泡霧化噴嘴內(nèi)氣液混合及噴嘴出口截面參數(shù)研究53-71
• 3.1 噴嘴內(nèi)氣液流動(dòng)模型的建立53-58
• 3.1.1 控制方程53-55
• 3.1.2 幾何模型與網(wǎng)格劃分55-56
• 3.1.3 初始條件和邊界條件56-57
• 3.1.4 模型的驗(yàn)證57-58
• 3.2 不同氣液質(zhì)量比時(shí)噴嘴內(nèi)氣液混合的對(duì)比58-61
• 3.3 氣泡霧化噴嘴出口截面處流動(dòng)參數(shù)的影響分析61-69
• 3.3.1 噴嘴出口截面含氣率61-64
• 3.3.2 噴嘴出口截面等效液膜厚度64-66
• 3.3.3 噴嘴出口截面的液相速度66-67
• 3.3.4 噴嘴出口截面處液相質(zhì)量流量67-68
• 3.3.5 噴嘴出口截面動(dòng)量通量68-69
• 3.4 本章小結(jié)69-71
• 4 氣泡霧化噴嘴噴霧場(chǎng)液滴分布特性及影響因素分析71-102
• 4.1 氣泡霧化噴嘴噴霧場(chǎng)模擬模型71-81
• 4.1.1 氣相-液滴兩相流動(dòng)模型72-75
• 4.1.2 射流的二次霧化模型75-76
• 4.1.3 計(jì)算域及其網(wǎng)格劃分76-77
• 4.1.4 氣泡霧化噴嘴的一次霧化液滴粒徑的確定77-80
• 4.1.5 初始條件和邊界條件80-81
• 4.2 氣泡霧化噴嘴下游噴霧場(chǎng)及液滴的分布特征81-90
• 4.2.1 計(jì)算域中的噴霧場(chǎng)81-84
• 4.2.2 氣泡霧化噴嘴霧化液滴的分布特征84-90
• 4.3 氣泡霧化噴嘴液滴分布的影響分析90-101
• 4.3.1 氣液質(zhì)量比對(duì)噴霧分布的影響91-95
• 4.3.2 液相流量對(duì)噴霧分布的影響95-101
• 4.4 本章小結(jié)101-102
• 5 全文總結(jié)與展望102-105
• 5.1 全文總結(jié)102-103
• 5.2 工作展望103-105
• 參考文獻(xiàn)105-109
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果109-113
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

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本文編號(hào)：1123761