離心式噴嘴由于它的結(jié)構(gòu)簡單,霧化性能穩(wěn)定,運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn),而被廣泛應(yīng)用。應(yīng)用范圍包含工業(yè)領(lǐng)域、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域和人們的日常生活方面。本論文的研究對象就是燃?xì)廨啓C(jī)中的離心式噴嘴。通過數(shù)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(jié)構(gòu)情況下,不同種類的燃油在噴嘴內(nèi)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?xì)廨啓C(jī)中燃燒室工作過程的穩(wěn)定性和工作效率。因此,本文數(shù)值模擬研究中,主要應(yīng)用Gambit軟件對離心式噴嘴模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,Fluent軟件對離心式噴嘴進(jìn)行三維數(shù)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(shù)目、入口的傾斜角度、以及不同燃油種類在不同的入口參數(shù)條件下的霧化特性的情況。切向入口數(shù)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(nèi)部流場的旋流強(qiáng)度,噴嘴出口處燃油的速度分布、壓強(qiáng)分布、氣液兩相分布情況,以及噴嘴出口處霧化錐角等,結(jié)果顯示切向入口數(shù)目的改變幾乎不影響噴嘴的霧化特性。改變?nèi)加偷姆N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(jié)果表明混合燃油中隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)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(jìn)行數(shù)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(dá)到最佳。選取入口傾斜角度為0°的三個入口數(shù)目的離心式噴嘴作為數(shù)值模擬的研究對象,改變?nèi)肟趬毫l件,研究噴嘴在不同的入口壓力條件下的霧化特性。進(jìn)行與數(shù)值模擬研究相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究,把模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比,結(jié)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(shí)驗(yàn)結(jié)果可以驗(yàn)證數(shù)值模擬模型選取的正確性并得到相應(yīng)的離心式噴嘴霧化特性的結(jié)論。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 理論研究
        1.3.2 實(shí)驗(yàn)研究
        1.3.3 數(shù)值模擬研究
        1.3.4 混合燃料的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
2 數(shù)值理論和實(shí)驗(yàn)方法介紹
    2.1 計(jì)算流體動力學(xué)
    2.2 控制方程
        2.2.1 質(zhì)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(shù)值模擬的計(jì)算模型
        2.3.1 VOF方法
        2.3.2 湍流模型選擇
    2.4 實(shí)驗(yàn)方法與內(nèi)容
        2.4.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.4.2 實(shí)驗(yàn)臺介紹
        2.4.3 實(shí)驗(yàn)步驟
    2.5 本章小結(jié)
3 乙醇/航空煤油混合燃油對噴嘴霧化特性影響的數(shù)值模擬研究
    3.1 數(shù)值模擬模型的處理
        3.1.1 計(jì)算網(wǎng)格劃分
        3.1.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
        3.1.3 邊界條件設(shè)置
    3.2 噴嘴內(nèi)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(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比
    3.6 本章小結(jié)
4 噴嘴切向入口數(shù)目和入口傾斜角度對噴嘴霧化特性影響的數(shù)值模擬研究
    4.1 模型介紹
        4.1.1 不同切向入口數(shù)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(shù)目不同對噴嘴霧化特性的影響
        4.2.1 切向入口數(shù)目對旋流的影響
        4.2.2 噴嘴切向入口數(shù)目對霧化錐角的影響
        4.2.3 噴嘴切向入口數(shù)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(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2856072