離心式噴嘴由于它的結構簡單,霧化性能穩(wěn)定,運行可靠等優(yōu)點,而被廣泛應用。應用范圍包含工業(yè)領域、交通運輸、農業(yè)生產領域和人們的日常生活方面。本論文的研究對象就是燃氣輪機中的離心式噴嘴。通過數值模擬的方法研究在不同的噴嘴入口條件和不同的噴嘴結構情況下,不同種類的燃油在噴嘴內部和外部流場的流動情況,探討離心式噴嘴的霧化特性。離心式噴嘴的霧化效果直接影響了燃氣輪機中燃燒室工作過程的穩(wěn)定性和工作效率。因此,本文數值模擬研究中,主要應用Gambit軟件對離心式噴嘴模型進行網格劃分,Fluent軟件對離心式噴嘴進行三維數值模擬,采用VOF方法追蹤氣液的分界面,Realizable k-ε湍流模型模擬整個流動過程。研究離心式噴嘴的切向入口數目、入口的傾斜角度、以及不同燃油種類在不同的入口參數條件下的霧化特性的情況。切向入口數目分別是1、2、3和4個時,研究四種離心式噴嘴的霧化特性的變化規(guī)律,包括噴嘴內部流場的旋流強度,噴嘴出口處燃油的速度分布、壓強分布、氣液兩相分布情況,以及噴嘴出口處霧化錐角等,結果顯示切向入口數目的改變幾乎不影響噴嘴的霧化特性。改變燃油的種類,分別選用航空煤油、航空煤油80%+乙醇20%(體積比)和航空煤油70%+乙醇30%(體積比)三種,探討此時噴嘴霧化特性的變化情況,結果表明混合燃油中隨著乙醇體積分數的增大,噴嘴出口處的速度隨之增大。改變噴嘴入口的傾斜角度,選取傾斜角度分別為0°、15°、30°和45°的四種離心式噴嘴進行數值模擬研究,得出霧化特性的規(guī)律:隨著傾斜角度的增大,燃油在噴嘴出口處的速度和霧化錐角都是先變大后變小,存在一個最優(yōu)的角度使噴嘴的霧化效果達到最佳。選取入口傾斜角度為0°的三個入口數目的離心式噴嘴作為數值模擬的研究對象,改變入口壓力條件,研究噴嘴在不同的入口壓力條件下的霧化特性。進行與數值模擬研究相關的實驗研究,把模擬結果與實驗結果對比,結果表明二者之間雖然存在誤差,但是整體的變化規(guī)律是一樣的。實驗結果可以驗證數值模擬模型選取的正確性并得到相應的離心式噴嘴霧化特性的結論。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TK473
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 噴嘴的研究
        1.2.1 離心式噴嘴
        1.2.2 霧化
        1.2.3 燃料
        1.2.4 霧化劑
    1.3 國內外研究現狀
        1.3.1 理論研究
        1.3.2 實驗研究
        1.3.3 數值模擬研究
        1.3.4 混合燃料的研究現狀
    1.4 本文的主要研究內容
2 數值理論和實驗方法介紹
    2.1 計算流體動力學
    2.2 控制方程
        2.2.1 質量守恒方程
        2.2.2 動量守恒方程
        2.2.3 能量守恒方程
    2.3 數值模擬的計算模型
        2.3.1 VOF方法
        2.3.2 湍流模型選擇
    2.4 實驗方法與內容
        2.4.1 實驗儀器
        2.4.2 實驗臺介紹
        2.4.3 實驗步驟
    2.5 本章小結
3 乙醇/航空煤油混合燃油對噴嘴霧化特性影響的數值模擬研究
    3.1 數值模擬模型的處理
        3.1.1 計算網格劃分
        3.1.2 網格無關性驗證
        3.1.3 邊界條件設置
    3.2 噴嘴內部流場跡線圖
    3.3 氣液兩相分布
    3.4 噴嘴出口處速度和壓力分布
    3.5 數值模擬結果和實驗結果的對比
    3.6 本章小結
4 噴嘴切向入口數目和入口傾斜角度對噴嘴霧化特性影響的數值模擬研究
    4.1 模型介紹
        4.1.1 不同切向入口數目的噴嘴模型
        4.1.2 入口傾斜角度不同時的噴嘴模型
    4.2 切向入口數目不同對噴嘴霧化特性的影響
        4.2.1 切向入口數目對旋流的影響
        4.2.2 噴嘴切向入口數目對霧化錐角的影響
        4.2.3 噴嘴切向入口數目對噴嘴出口速度的影響
    4.3 入口壓力條件對噴嘴霧化特性的影響
        4.3.1 噴嘴入口壓力條件對旋流的影響
        4.3.2 噴嘴入口壓力條件對霧化錐角的影響
        4.3.3 噴嘴入口壓力條件對噴嘴出口處速度的影響
    4.4 入口傾斜角度對霧化特性的影響
        4.4.1 噴嘴入口角度對旋流的影響
        4.4.2 噴嘴入口角度和對噴嘴出口速度的影響
    4.5 本章小結
5 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 萬真;張?zhí)煲?張志會;段瑞林;;馬爾文激光粒度分析儀Mastersizer 2000及其應用[J];廣東化工;2015年11期

2 譚思超;趙富龍;李少丹;高璞珍;;VOF模型界面?zhèn)髻|與體積傳質的轉換方法[J];哈爾濱工程大學學報;2015年03期

3 潘云;蔡慧妍;;激光全息照相實驗的改進方法研究[J];價值工程;2014年29期

4 張智博;鄭洪濤;凌瑞;;使用特征參數準則預測航空發(fā)動機燃燒室貧油熄火極限[J];航空動力學報;2014年07期

5 張玉寶;張云飛;曹麗英;;基于高速攝像法粉碎機物料顆粒流場分布研究[J];農機化研究;2014年04期

6 張弛;傅奇慧;榮龍;林宇震;許全宏;;含氧生物燃料的霧化性能測試及分析[J];航空動力學報;2012年12期

7 宋大亮;周立新;陳建華;張忠利;;離心式噴嘴全流場數值模擬[J];火箭推進;2011年05期

8 姜光軍;張煜盛;余敬周;邱奎;;乙醇/柴油混合燃料噴霧粒度分布特性研究[J];內燃機工程;2011年01期

9 張艷艷;鞏軻;何淑芳;霍玉晶;;激光多普勒測速技術進展[J];激光與紅外;2010年11期

10 劉訓標;陳軍堂;龔為佳;;含水乙醇汽油分層問題的環(huán)境因素試驗研究[J];石油化工應用;2010年04期

相關博士學位論文 前1條

1 劉存喜;多級旋流空氣霧化噴嘴霧化特性及光學測試方法研究[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2012年

相關碩士學位論文 前1條

1 宋耀宇;離心噴嘴燃油流動特性研究[D];南京航空航天大學;2016年

本文編號：2856072