基于相界面追蹤復(fù)合Level Set-VOF法,建立了制冷劑R1234yf單液滴撞擊壁面的數(shù)學(xué)模型,分析了液滴鋪展過程中的流動(dòng)特征和換熱機(jī)制,探索了撞擊速度對(duì)液滴撞擊壁面演化過程的相變行為影響。研究結(jié)果表明:當(dāng)初始速度較小時(shí),液滴在鋪展過程中易在邊緣和中心出現(xiàn)浸潤現(xiàn)象,從而產(chǎn)生較高的熱流密度;而當(dāng)初始速度較大時(shí),由于液滴的慣性力作用,液滴破碎產(chǎn)生鏈狀的粒子群,在小液珠與壁面接觸點(diǎn)易產(chǎn)生較高的熱流密度。當(dāng)液滴初始速度分別為0.8 m/s和1.2 m/s時(shí),氣穴及Leidenfrost效應(yīng)的產(chǎn)生抑制了液滴與壁面之間的傳熱過程。液滴初始速度過小或過大都會(huì)在一定程度上抑制Leidenfrost效應(yīng)的產(chǎn)生。 

【文章來源】：航空計(jì)算技術(shù). 2020,50(06)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

75×10-5s時(shí)不同速度下R1234yf單液滴的熱流密度圖

如圖6所示,當(dāng)液滴初始速度為0.4 m/s時(shí),液滴表面包裹數(shù)層溫度梯度膜,在液滴下方中心區(qū)域液膜與壁面接觸溫度梯度較大,而氣穴產(chǎn)生處液膜脫離壁面,結(jié)合熱流密度圖5(a),其表明氣膜對(duì)熱壁面起到阻礙換熱作用;當(dāng)液滴初始速度為0.8 m/s時(shí),情況與0.4 m/s相似,但液滴的鋪展范圍更大,除了液膜三相線位置,其余區(qū)域的溫度梯度均較小;當(dāng)液滴初始速度為1.2 m/s,液滴有部分液膜破損,揮發(fā)至環(huán)境中,在破碎液滴周圍及大液滴中心區(qū)域溫度梯度較大,但是由于產(chǎn)生Leidenfrost現(xiàn)象,液滴均距離壁面有一定的高度,因此熱流密度最大值相對(duì)于液滴接觸壁面時(shí)要小;當(dāng)液滴初始速度為2.0 m/s時(shí),同一時(shí)刻的液膜相對(duì)更薄,液滴兩側(cè)的溫度梯度較大,并且液滴邊緣溫度梯度線延伸到環(huán)境中,鏈狀小液滴接觸壁面蒸發(fā)產(chǎn)生較高的熱流密度值。3 結(jié)論

R1234yf單液滴撞擊熱表面的過程如圖1所示。模擬計(jì)算區(qū)域的大小為3 mm×6 mm的長方形,在初始時(shí)刻,圓形單液滴與熱壁面相切。液滴初始直徑D0為0.4 mm,液滴初始溫度為243 K,環(huán)境溫度T0為298 K,環(huán)境壓力為1 atm,熱壁面Ts溫度為773 K。同時(shí),考慮重力g的影響,模擬區(qū)域上方速度進(jìn)口,兩側(cè)邊界為壓力出口,底部是無滑移壁面。本文基于 Level Set和VOF方法的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行相界面追蹤,對(duì)液滴撞擊壁面進(jìn)行數(shù)值模擬。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3024911