本文關(guān)鍵詞：二路三路氣流式霧化噴嘴數(shù)值模擬與參數(shù)優(yōu)化

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【摘要】：霧化噴嘴是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵設(shè)備,霧化性能的好壞直接影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)飛行動(dòng)力的輸出。本研究噴嘴的工作機(jī)理是將乙醇燃料霧化,使乙醇霧滴與空氣充分接觸,得到合適的油霧密度讓燃燒最充分,提高燃油效率。用數(shù)值模擬的方法仿真噴霧場(chǎng),得到霧化錐角、液滴粒徑離散數(shù)量分布、霧化粒子尺寸分布、壓力速度分布等結(jié)果,能夠?yàn)槿紵鲊娮斓母倪M(jìn)設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。針對(duì)乙醇霧化噴嘴的三維結(jié)構(gòu)特征建立幾何模型,初步確定乙醇和空氣流的單相仿真模型。利用根據(jù)噴嘴內(nèi)流場(chǎng)模擬結(jié)果建立的氣液霧化的Wave破碎模型和歐拉-拉格朗日氣液兩相流模型模擬噴嘴外霧化場(chǎng)。對(duì)霧化錐角、粒子平均直徑SMD(Sauter Mean Diameter)、霧化均勻度等噴霧指標(biāo)進(jìn)行綜合分析,對(duì)噴嘴各結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)行優(yōu)化,獲得二路噴嘴五個(gè)最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)(L1=55mm,L=20mm,n=4,d1=10mm,θ=0)及三路噴嘴七個(gè)最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)(L=20mm,L1=65mm,D=16mm,d1=8mm,n=5,θ=15,D1=30mm)。研究發(fā)現(xiàn)對(duì)二路噴嘴:混合段長(zhǎng)度L、氣流入射角θ、空氣噴嘴直徑d1對(duì)霧化效果影響較大,其中混合段長(zhǎng)度L對(duì)噴嘴出口速度影響不大,但對(duì)噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)狀態(tài)影響很大(流場(chǎng)更均勻),氣流入射角θ、空氣入射口直徑d1對(duì)噴嘴出口氣流速度影響較大,空氣噴嘴數(shù)n和氣體流動(dòng)管道長(zhǎng)度L1對(duì)霧化效果影響相對(duì)較小。對(duì)三路噴嘴:混合段長(zhǎng)度L、內(nèi)側(cè)空氣流動(dòng)管道直徑D對(duì)霧化效果影響較大,其余參數(shù)對(duì)霧化影響相對(duì)較小,其中混合段長(zhǎng)度L對(duì)噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)影響很大,內(nèi)側(cè)空氣流動(dòng)管道直徑D對(duì)噴嘴出口氣流速度影響很大。對(duì)比二路、三路噴嘴的霧化特性分析:混合段長(zhǎng)度對(duì)霧化效果影響最大,氣流沿軸向速度大小對(duì)霧化效果影響次之;三路噴嘴比二路噴嘴多了個(gè)二次環(huán)形射流對(duì)一次粒子流進(jìn)行二次細(xì)化,故霧化性能更加穩(wěn)定。然后利用最優(yōu)化的噴嘴結(jié)構(gòu)研究了各噴射參數(shù)對(duì)射流破碎混合效果的影響。研究表明當(dāng)氣液質(zhì)量比ALR增大或提高入射流(空氣)噴射壓力,空氣流對(duì)乙醇液滴的沖擊擾動(dòng)會(huì)大幅增強(qiáng)使霧化效果明顯提升(粒子SMD大幅減小);當(dāng)單獨(dú)增大環(huán)境壓力或固定環(huán)境壓力與噴射壓力差?p不變的基礎(chǔ)上增大環(huán)境壓力,都會(huì)削弱這種作用使霧化效果變差(粒子SMD快速變大);同時(shí),一旦噴嘴的幾何形狀固定,噴射參數(shù)的變化對(duì)霧化錐角的影響將會(huì)很小。噴霧場(chǎng)中乙醇顆粒直徑分布一般是沿射流噴射方向逐漸減小并產(chǎn)生波動(dòng),靠近射流中心的粒子直徑較大,射流邊緣粒子由于受到的作用較強(qiáng)故直徑較小。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V231

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 馬哲樹(shù),涂淑平,姚壽廣;文丘利型油燃燒器出口氣液兩相流動(dòng)與燃燒的數(shù)值模擬[J];華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年01期

2 沈赤兵,周進(jìn),王振國(guó),李麥亮,李清廉;三組元噴嘴霧化特性的試驗(yàn)研究[J];推進(jìn)技術(shù);1999年05期

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本文編號(hào)：1244862