【摘要】：本文為探究液體射流破碎的失穩(wěn)和首次霧化過程,采用大規(guī)模的計(jì)算網(wǎng)格,引入了一種結(jié)合VOF(Volume of Fluid)界面流模擬方法和有界壓縮格式的直接數(shù)值模擬方法,追蹤射流氣液兩相之間的界面演化。首先模擬了以0.415m/s和1.04m/s的速度進(jìn)入靜止空氣的兩個(gè)低速液體圓射流。將低速射流的界面發(fā)展分為射流形成階段、核心增長階段和穩(wěn)定階段,分別考察了三個(gè)階段內(nèi)射流破碎的動力學(xué)現(xiàn)象,計(jì)算得到的射流破碎長度均值與經(jīng)驗(yàn)值相近。驗(yàn)證了本文采用的數(shù)值模擬技術(shù)方法在模擬射流破碎過程時(shí)具有高精度和高可靠性。進(jìn)一步研究了速度為30m/s的高速燃油圓射流破碎過程,計(jì)算捕捉到了射流破碎引起的液絲和液滴與復(fù)雜流場結(jié)構(gòu)的演化過程,以供開展動力學(xué)特性研究。研究分析了射流頭部和液柱核心的形態(tài)變化過程,揭示了射流液體與周圍空氣兩相之間的相互作用機(jī)理。分析指出射流前鋒最先受到擾動,在空氣動力作用下扭曲變形并產(chǎn)生細(xì)小的液絲和液滴。擾動借助氣相和液相兩種方式向上游傳遞,對射流的破碎進(jìn)程產(chǎn)生促進(jìn)作用。隨著射流失穩(wěn)和破碎程度加深,流場高度紊亂,氣液混合程度進(jìn)一步提高。考察了射流首次破碎時(shí)頭部抽絲的動力學(xué)機(jī)制,以及液絲在周圍氣體影響下演變并產(chǎn)生液滴的若干機(jī)制。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V231
【圖文】：

霧化噴口技術(shù)。該技術(shù)有助于燃燒室內(nèi)部燃油霧化更均勻，氣液混合更充分，使燃燒效果大幅逡逑提升。２０世紀(jì)９０年代，世界著名發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)制造商提出了“綠色”發(fā)動機(jī)的概念ｍ。目前，逡逑先進(jìn)的低排放發(fā)動機(jī)主要通過燃油分級分區(qū)霧化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高效能低排放，典型結(jié)構(gòu)如圖１．３逡逑所示。逡逑主流路進(jìn)氣逡逑邐？？？逡逑人邐＼＾主釀kw火焰區(qū)逡逑主燃級燃油邋＇二參一’逡逑＼邐＼邋交疊區(qū)逡逑副流路進(jìn)氣＼栜級回流區(qū)逡逑預(yù)燃級燃油射流逡逑■NB±栥燃油射流逡逑圖１．３邋ＴＡＰＳ燃燒室頭部燃油射流通道［８］逡逑在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，典型的低排放燃燒技術(shù)和燃燒室有：應(yīng)用在ＴＡＬＯＮ（邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｆｏｒ逡逑Ａｄｖａｎｃｅｄ邋Ｌｏｗ邋ＮＯｘ）系列低排放燃燒室［９］上的富油燃燒／淬熄／貧油燃燒技術(shù)（Ｒｉｃｈ逡逑ｂｕｒｎ－Ｑｕｅｎｃｈ－Ｌｅａｎ邋ｂｕｒｎ，簡稱邋ＲＱＬ邋），應(yīng)用于雙環(huán)預(yù)混旋流（Ｔｗｉｎ邋Ａｎｎｕｌａｒ邋Ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ邋Ｓｗｉｒｌｅｒ，逡逑簡稱ＴＡＰＳ邋）燃燒室［１Ｇ１上的貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒技術(shù)（Ｌｅａｎ邋Ｐｒｅｍｉｘｅｄ邋Ｐｒｅｖａｐｏｒｉｚｅｄ，簡稱ＬＰＰ），逡逑２逡逑

邐５．０逡逑ＮＯｘ（ｌｂ／ｄ）逡逑圖１．２每日民航客機(jī)ＮＯｘ產(chǎn)生量分布圖［６］逡逑由于發(fā)動機(jī)燃燒室是航空污染物的來源，若要降低污染物排放，低排放燃燒室的設(shè)計(jì)就成逡逑為了關(guān)鍵。低污染發(fā)動機(jī)技術(shù)始于２０世紀(jì)７０年代，從提出至今已經(jīng)過四十多年的理論、試驗(yàn)逡逑的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用。２０世紀(jì)８０年代，產(chǎn)生了富油燃燒和貧油燃燒的兩種概念，并出現(xiàn)了氣動逡逑霧化噴口技術(shù)。該技術(shù)有助于燃燒室內(nèi)部燃油霧化更均勻，氣液混合更充分，使燃燒效果大幅逡逑提升。２０世紀(jì)９０年代，世界著名發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)制造商提出了“綠色”發(fā)動機(jī)的概念ｍ。目前，逡逑先進(jìn)的低排放發(fā)動機(jī)主要通過燃油分級分區(qū)霧化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高效能低排放，典型結(jié)構(gòu)如圖１．３逡逑所示。逡逑主流路進(jìn)氣逡逑邐？？？逡逑人邐＼＾主釀kw火焰區(qū)逡逑主燃級燃油邋＇二參一’逡逑＼邐＼邋交疊區(qū)逡逑副流路進(jìn)氣＼栜級回流區(qū)逡逑預(yù)燃級燃油射流逡逑■NB±栥燃油射流逡逑圖１．３邋ＴＡＰＳ燃燒室頭部燃油射流通道［８］逡逑在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，典型的低排放燃燒技術(shù)和燃燒室有：應(yīng)用在ＴＡＬＯＮ（邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｆｏｒ逡逑Ａｄｖａｎｃｅｄ邋Ｌｏｗ邋ＮＯｘ）系列低排放燃燒室［９］上的富油燃燒／淬熄／貧油燃燒技術(shù)（Ｒｉｃｈ逡逑ｂｕｒｎ－Ｑｕｅｎｃｈ－Ｌｅａｎ邋ｂｕｒｎ

表征慣性力與表面張力之比的Ｗｅ數(shù)，表征慣性力、粘性力和表面張力相互關(guān)系的Ｏｈ逡逑數(shù)，這三個(gè)參數(shù)相結(jié)合作為研究射流破碎的參數(shù)準(zhǔn)則，用以確定不同的射流破碎形式。根據(jù)逡逑Ｒｅｉｔｚ等人的理論，不同參數(shù)的液體射流具有不同的破碎模式，如圖１．４所示，主要分為四個(gè)逡逑階段：逡逑①

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2755419