内混式空气雾化碎裂过程实验及数值模拟研究

发布时间：2021-02-08 03:34

　　空气雾化过程是通过高速气流和液体间的相互作用,使得液体碎裂的更加彻底从而获得比单相喷射雾化更好的雾化效果,近年来在动力机械等众多领域得到了广泛的应用和推广。由于内混式空气雾化喷嘴有着耗气量小、雾化性能好和不易堵塞等优点,所以在工业生产中有广泛应用。本文通过实验和数值模拟相结合的方法,对空气雾化过程中一次雾化和二次雾化两个阶段的碎裂形式进行了研究。整个研究以水和空气为雾化介质,分别在不同供水压力（0.3-0.4MPa）和供气压力（0.2-0.7MPa）下,对内混式空气雾化喷嘴内部流动过程、喷口出流状态、碎裂雾化过程及发展进行了分析研究,结果发现:（1）首先,本文利用实验方法对内混式空气雾化喷嘴的喷雾锥角、流量特性、液滴尺寸和分布等进行了研究。结果发现供气压力、供液压力和ALR对雾化结果有重要影响,随着供气压力和ALR的增加液滴SMD逐渐减小,随着供液压力的增大液滴SMD逐渐增大。液滴SMD随轴向距离的增加液滴尺寸先减小后增大,随径向距离的增加液滴SMD逐渐增大。由液滴尺寸分布结果可以发现,随着供气压力的增加小液滴所占比例逐渐增大,随着供液压力的增加小液滴所占比例逐渐减小。（2）对内混式空... 

【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 内混式空气雾化机理和国内外研究现状
        1.2.1 雾化机理
        1.2.2 空气雾化孔内流动过程
        1.2.3 空气雾化一次雾化过程
        1.2.4 空气雾化二次雾化过程
    1.3 空气雾化性能指标
    1.4 本文主要研究内容
第二章 内混式空气雾化特性实验研究
    2.1 喷雾系统及实验装置
        2.1.1 喷射系统
        2.1.2 喷雾液滴微观特性测量系统
        2.1.3 喷雾场图像处理
        2.1.4 实验工况点确定
    2.2 喷射条件对雾化锥角的影响
    2.3 喷射条件对空气雾化流量特性的影响
        2.3.1 喷嘴实验工况点
        2.3.2 喷嘴流量特性
    2.4 空气雾化过程液滴尺寸变化特征
        2.4.1 喷射条件对液滴尺寸的影响
        2.4.2 液滴尺寸在轴向上的变化情况
        2.4.3 液滴尺寸在径向上的变化情况
    2.5 喷射条件对液滴尺寸数目分布的影响
        2.5.1 供液压力对液滴尺寸数目分布的影响
        2.5.2 气压对液滴尺寸数目分布的影响
    2.6 本章小结
第三章 内混式空气雾化一次雾化过程计算
    3.1 一次雾化概述
    3.2 一次雾化模型（1）计算
        3.2.1 液膜厚度计算
        3.2.2 液膜厚度及空隙率随喷射条件变化情况
        3.2.3 液膜速度随喷射条件变化
        3.2.4 空气雾化一次模型（1）雾化液滴尺寸预测
        3.2.5 空气雾化一次雾化模型（1）雾化液滴尺寸结果预测及验证
    3.3 一次雾化模型（2）计算
        3.3.1 液膜的形成
        3.3.2 液膜碎裂和雾化
        3.3.3 模型（2）中的问题和优化
    3.4 模型验证
    3.5 本章小结
第四章 二次雾化过程数值模拟数学及物理模型
    4.1 基本控制方程
        4.1.1 连续相控制方程
        4.1.2 离散方法
    4.2 湍流数值模拟方法
    4.3 雾化模型
        4.3.1 雾化碎裂模型
        4.3.2 液滴碰撞聚合模型
        4.3.3 动态曳力模型
    4.4 本章小结
第五章 空气雾化二次雾化特性研究
    5.1 CFD的计算流程
    5.2 喷雾场网格划分
        5.2.1 几何模型建立和网格划分
        5.2.2 网格无关解
    5.3 二次雾化计算模型及边界条件设置
        5.3.1 确定求解模型
        5.3.2 定义边界条件
        5.3.3 设置求解控制参数
    5.4 稳态气相流场数值模拟
    5.5 射流场喷雾模拟
    5.6 喷雾场数值模拟结果及实验对比
        5.6.1 轴向距离对液滴SMD的影响
        5.6.2 不同喷射条件下液滴SMD变化仿真与实验对比
    5.7 液滴相尺寸分布数值模拟
    5.8 本章小结
结论和展望
    全文结论
    工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]空气助力改善气化炉激冷室喷嘴特性的实验研究[J]. 朱辉,曹建明,郭广祥,陈海龙.  洁净煤技术. 2012(04)
[2]伞喷喷嘴内空化现象的数值模拟[J]. 贾明,解茂昭,刘红,王天友.  内燃机学报. 2011(03)
[3]空气雾化技术在燃油锅炉上的应用[J]. 孙立军.  广东化工. 2011(03)
[4]内混式扇形空气雾化喷嘴参数研究[J]. 蒋斌,王子云,付祥钊,王勇.  化工进展. 2011(02)
[5]空气雾化喷雾在玻璃纤维成形中的应用[J]. 武其银,马军红,陈发东.  玻璃纤维. 2010(03)
[6]某燃气轮机空气雾化喷嘴的试验研究[J]. 马洪安,田永久,赵永朝,张宝诚,刘凯.  沈阳航空工业学院学报. 2009(05)
[7]燃油雾化理论研究[J]. 林洪义,谭凤娟.  现代制造技术与装备. 2009(04)
[8]液体物性对雾化射流液雾粒径的影响[J]. 钱丽娟,熊红兵,林建忠.  工程热物理学报. 2008(02)
[9]喷嘴研究发展概述[J]. 张敏健.  电站系统工程. 2008(01)
[10]空气雾化燃油喷嘴的喷雾数值模拟[J]. 张淑荣,尹洪超.  能源技术. 2007(01)

博士论文
[1]雾化射流场中粒子运动和传热特性的研究[D]. 钱丽娟.浙江大学 2010

硕士论文
[1]静电涂油机雾化电极分析及实验研究[D]. 杨志维.武汉科技大学 2011



本文编号：3023306