非牛頓流體霧化射流技術(shù)在航天航空領(lǐng)域,醫(yī)藥制造,食品制造等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用背景。對(duì)于霧化射流,以往研究大多集中于噴嘴外部流場(chǎng)且霧化介質(zhì)為牛頓流體,對(duì)于非牛頓流體的氣液內(nèi)混式噴嘴霧化射流外流場(chǎng)分布以及噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)霧化結(jié)果的影響少有全局性研究。本文對(duì)噴嘴出口外部氣相及液相流型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值模擬分析,對(duì)氣液兩相流噴嘴內(nèi)部混合腔進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及仿真不同結(jié)構(gòu)內(nèi)部流型予以驗(yàn)證。研究主要內(nèi)容為:首先針對(duì)非牛頓流體設(shè)計(jì)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),主要采用高速攝像機(jī)對(duì)噴嘴進(jìn)行外部流型拍攝采集霧化噴嘴外部流場(chǎng)流型圖,采用熱線風(fēng)速儀對(duì)噴嘴外部流場(chǎng)不同位置流速進(jìn)行測(cè)量,采用PDA進(jìn)行不同濃度黃原膠溶液的霧化粒徑測(cè)量實(shí)驗(yàn)。其次利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立霧化模型,基于DPM模型對(duì)氣液兩相流噴嘴外場(chǎng)流型以及顆粒分布進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬噴嘴外流場(chǎng)有無顆粒的氣體流場(chǎng)分布,將速度場(chǎng)和顆粒場(chǎng)仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,并對(duì)非牛頓流體實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行機(jī)理性分析。對(duì)氣泡霧化噴嘴內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行分析,氣泡霧化噴嘴內(nèi)部流型對(duì)霧化效果有決定性影響。基于FLUENT中的VOF模型對(duì)不同結(jié)構(gòu)的氣液內(nèi)混式噴嘴的混合腔內(nèi)氣液兩相流型進(jìn)行數(shù)值模擬。仿真分析原有的混合腔結(jié)構(gòu)和改變混合腔進(jìn)氣口數(shù)量和的噴嘴近出口處直徑大小對(duì)氣液混合腔內(nèi)氣液流型的影響;分析不同結(jié)構(gòu)在不同氣液比條件下形成穩(wěn)定環(huán)流所需時(shí)間,比較得出霧化效果較好的氣液比條件和合理的混合腔結(jié)構(gòu)。本文對(duì)非牛頓流體霧化射流內(nèi)外部流場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值分析,外流場(chǎng)研究表明粘彈性流體與水霧化產(chǎn)生的顆粒粒徑范圍為0.05-0.3m,變化趨勢(shì)均為距離噴嘴越遠(yuǎn)的粒徑越大,而改變氣流量對(duì)粘彈性流體的影響作用明顯小于水;內(nèi)流場(chǎng)研究得出優(yōu)化結(jié)構(gòu)增加混合腔的進(jìn)氣孔數(shù)量和縮小出口處直徑均有利于提高霧化質(zhì)量。
【學(xué)位單位】：中國計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O373
【部分圖文】：

圖 2.1K-H 不穩(wěn)定性 圖 2.2 R-T 不穩(wěn)定性如圖 2.1 所示是典型的 Kelvin-Helmholtz 不穩(wěn)定性，簡(jiǎn)稱為 K-H 不穩(wěn)定性-H 不穩(wěn)定性一般發(fā)生在氣液交界面上，當(dāng)兩流體在運(yùn)動(dòng)過程中的速度、密發(fā)生變化時(shí)交界面之間成波紋粘性作用而引起的。海風(fēng)吹過海平面形成的，其不穩(wěn)定性原理也是 K-H 不穩(wěn)定性；如圖 2.2 所示是典型的 Rayleigh-Tay穩(wěn)定性，簡(jiǎn)稱為 K-H 不穩(wěn)定性。R-T 不穩(wěn)定性也是發(fā)生在兩流體的交界面上密度較小流體豎直方向上加速進(jìn)入密度較大流體之中或是在重力場(chǎng)中較輕要支撐較重流體時(shí)，一般在受到水平作用力的接觸面之間產(chǎn)生 R-T 不穩(wěn)定性K-H 不穩(wěn)定性主要出現(xiàn)在噴嘴一次霧化的出口處連續(xù)液體的破碎，通常于氣液交界面上氣體和液體切向運(yùn)動(dòng)時(shí)液體的粘性力造成的。R-T 不穩(wěn)定析主要出現(xiàn)在二次霧模型分析中，由于液體顆粒在氣流中運(yùn)動(dòng)的慣性力較大種不同密度層交界面處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，此時(shí)的液滴加速方向和氣液交界常都是相互垂直的，隨之形成了 R-T 不穩(wěn)定性。.1.3 一次霧化

圖 2.1K-H 不穩(wěn)定性 圖 2.2 R-T 不穩(wěn)定性如圖 2.1 所示是典型的 Kelvin-Helmholtz 不穩(wěn)定性，簡(jiǎn)稱為 K-H 不穩(wěn)定性-H 不穩(wěn)定性一般發(fā)生在氣液交界面上，當(dāng)兩流體在運(yùn)動(dòng)過程中的速度、密發(fā)生變化時(shí)交界面之間成波紋粘性作用而引起的。海風(fēng)吹過海平面形成的，其不穩(wěn)定性原理也是 K-H 不穩(wěn)定性；如圖 2.2 所示是典型的 Rayleigh-Tay穩(wěn)定性，簡(jiǎn)稱為 K-H 不穩(wěn)定性。R-T 不穩(wěn)定性也是發(fā)生在兩流體的交界面上密度較小流體豎直方向上加速進(jìn)入密度較大流體之中或是在重力場(chǎng)中較輕要支撐較重流體時(shí)，一般在受到水平作用力的接觸面之間產(chǎn)生 R-T 不穩(wěn)定性K-H 不穩(wěn)定性主要出現(xiàn)在噴嘴一次霧化的出口處連續(xù)液體的破碎，通常于氣液交界面上氣體和液體切向運(yùn)動(dòng)時(shí)液體的粘性力造成的。R-T 不穩(wěn)定析主要出現(xiàn)在二次霧模型分析中，由于液體顆粒在氣流中運(yùn)動(dòng)的慣性力較大種不同密度層交界面處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，此時(shí)的液滴加速方向和氣液交界常都是相互垂直的，隨之形成了 R-T 不穩(wěn)定性。.1.3 一次霧化

中國計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文破碎相流平孔式壓力噴嘴比較容易產(chǎn)生圓柱形液體射流。不同的入射的射流速度得到不同的破碎形態(tài)。對(duì)于平口壓力噴嘴噴嘴霧化射流1]。 等人對(duì)不同入射壓力進(jìn)行霧化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著流速度柱破碎呈現(xiàn)明顯不同的幾個(gè)形態(tài)，因此將圓射流液柱的破碎形態(tài)瑞利型分裂、第一風(fēng)生分裂、第二風(fēng)生分裂和不完全霧化和完全，其中它們各自具有不同的破碎特征。如圖 2.3 所示，圖中給出了隨噴射速度的變化關(guān)系[4]。
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本文編號(hào)：2855846