液滴撞击液膜的流热耦合界面追踪方法数值模拟

发布时间：2025-06-04 02:32

　　 采用界面追踪方法研究蒸馏过程中液滴撞击高温薄液膜的流动和传热特性,将数值结果与解析解和实验进行比较验证模型的正确性,研究气液界面和热流分布的演变过程.同时,分析液滴We数和无量纲液膜厚度对传热的影响.液滴撞击后的热流密度分布显示:液膜可分为撞击区、过渡区和静态区.由于液滴的撞击作用,强制对流是撞击区内主要的传热机制.增大液滴的韦伯数或减小无量纲液膜厚度会加强热量传递.随着液滴韦伯数的增加,冲击引起的扰动增强,在动量和能量共同作用下,平均热流密度明显增大,撞击区冠状水花越明显.无量纲液膜厚度越小,平均热流密度越大,且有更长的时间保持高热流密度换热.

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【部分图文】：

图1 初始时刻物理模型

ρ(φ)=Η(φ)ρ1+(1-Η(φ))ρ2.?????????(9)1.3物理模型

图2 实验液滴拓扑图像和FTM模拟

为了准确模拟多相流动,确保模拟结果与实验或理论推导结果的一致性尤为重要.如图2所示,由于撞击过程呈明显的对称性,分别选取部分FTM模拟与实验[33]液体拓扑图进行对比,当δ=0.3,We=3,在撞击后不同时刻,可以清晰地观察到FTM模拟结果与实验结果吻合较好.在液滴撞击液膜....

图3 无量纲铺展半径随无量纲时间变化

图2实验液滴拓扑图像和FTM模拟进一步定量比较,Yarin等[34]总结出了液滴撞击后冠状水花半径和无量纲时间之间的平方根关系

图4 无量纲速度随无量纲时间变化

We=ρv2l/σ,?????????(11)其中,ρ为液体密度,v表示液滴撞击液膜速度,l表示特征长度即液滴直径,σ表示液体表面张力系数.

本文编号：4049185