【摘要】：超空化燃油射流使得噴霧中部分燃油分裂液滴內(nèi)含有空化氣泡;空化氣泡的生長及潰滅對液滴的分裂與霧化具有重要影響.基于VOF方法首次對超空化條件下燃油液滴內(nèi)空化氣泡的生長及潰滅過程進行了數(shù)值模擬.通過研究發(fā)現(xiàn),單液滴內(nèi)空化氣泡的生長過程可以按控制機理劃分為表面張力控制階段、綜合競爭階段和慣性力控制階段;在第I階段,空泡的生長主要受表面張力的控制作用,慣性力對空泡生長的促進作用及黏性力對空泡生長的抑制作用可以忽略;在第II階段,空泡的生長受表面張力、慣性力及黏性力三者的綜合作用,空泡的生長速率是促進空泡生長的慣性力和抑制空泡生長的表面張力及黏性力相互競爭、共同作用的結(jié)果;在第III階段,空泡的生長主要受慣性力的控制作用,抑制空泡生長的表面張力及黏性力的作用基本可以忽略.單液滴內(nèi)空化氣泡的潰滅過程由多個潰滅階段和反彈階段構(gòu)成,類似于有阻尼彈簧振子的振動過程;根據(jù)每個潰滅周期結(jié)束時空泡半徑隨時間的變化歷程,可以將空泡的潰滅分為快速潰滅期、緩慢潰滅期以及穩(wěn)定期;潰滅初期空泡潰滅壓力的變化非常劇烈,但空泡潰滅體積的變化則要相對平緩得多;空泡反彈壓力隨時間的變化與空泡反彈體積隨時間的變化基本對應(yīng).
[Abstract]:Supercavitation fuel jet causes cavitation bubbles in some fuel droplets in the spray, and the growth and collapse of cavitation bubbles have an important effect on the splitting and atomization of droplets. The growth and collapse process of cavitation bubbles in fuel droplets under supercavitation conditions were first simulated based on VOF method. It is found that the growth process of cavitation bubbles in a single droplet can be divided into three stages according to the control mechanism: surface tension control stage, integrated competition stage and inertial force control stage. In the first stage, the growth of cavitation is mainly controlled by the surface tension, and the effect of inertia force on the growth of cavitation and the inhibition of viscous force on the growth of cavitation can be neglected. At the stage of II, the growth of cavitation is affected by surface tension, inertia force and viscosity force. The growth rate of cavitation is a kind of inertia force to promote the growth of cavitation and the surface tension and viscosity force to restrain the growth of cavitation. The result of the joint action; In the III stage, the growth of cavitation is mainly controlled by inertial force, and the effects of surface tension and viscosity force on the growth of cavitation can be neglected. The collapse process of cavitation bubbles in a single droplet consists of several collapsing stages and a rebound stage, which is similar to the vibration process of a damped spring oscillator. According to the changing course of bubble radius with time at the end of each collapse cycle, the bubble collapse can be divided into three stages: fast collapse period, slow collapse period and stable phase. The change of cavitation collapse pressure in the initial stage of collapse is very sharp, but the change of cavitation collapse volume is much more gentle, and the change of cavitation rebound pressure with time corresponds to the change of cavitation rebound volume with time.
【作者單位】： 北京交通大學機械與電子控制工程學院;
【基金】：國家自然科學基金(5127601) 國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(2013AA065303) 北京市自然科學基金(3132016) 中國博士后科學基金(2016MS9106) 中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金(2016JBM049)資助項目
【分類號】：O35

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本文編號：2385060