斜射流撞壁成膜的液膜形状半经验模型

通过求解斜射流撞壁形成液膜的厚度和速度分布,并结合能量方程和经验近似,得到预测液膜边界的半经验模型。该模型能直观地描述各因素的影响,无需数值迭代求解复杂方程。为了验证模型的准确性,开展了实验研究,分析了射流速度、撞击角度、黏性和表面张力的影响,然后比较了实验结果和模型结果。结果表明:该模型能很好地预测液膜边界,实验和模型边界曲线的相关系数都在0.99以上,即便对下游流动复杂区域也有很高的预测精度,此时误差约为1%。

射流撞壁形成液膜的形态和厚度试验

为了研究射流撞壁形成液膜的主要特征,采用基于紫外线发光二极管灯-诱导荧光法(UVLEDinduced fluorescence,LEDIF)和高速相机的测试方法对液膜形状和厚度进行了实验研究。结果表明,曲面和平面液膜长度和宽度均随射流速度增加而增加。随着气流速度增加,平面和曲面液膜均长度增加,宽度都减小。随着壁面曲率半径的增加,液膜宽度稍有增加,而液膜长度增加较为明显。随着射流速度的增加,平面和曲面液膜厚度整体上都逐渐减小。而当射流速度进一步增加时,转捩现象开始出现,此时液膜厚度均会迅速增加。曲面液膜的转捩临界速度为19.10~25.08 m/s,而平面液膜转捩速度约为25.08~35.92 m/s。随着气流速度的增加,平面液膜厚度逐渐减小,而曲面液膜厚度在x=0~55 mm时随气流速度增加而增加,在x>55 mm时随气流速度增加而减小。对不同的曲率半径,液膜厚度沿Ψ圆周方向呈“W”形,而随着曲率半径的增加,“W”逐渐变得扁平,但是位于中间(Ψ=0°)的厚度基本不变。

火花相位对点火成功率影响的大涡模拟

针对单头部模型燃烧室,利用大涡模拟方法计算不同时刻点火时火焰的动态传播过程,在一个流场脉动周期内研究火花相位变化对燃烧室点火成功率的影响。模拟结果表明:对于不断脉动的燃烧室流场,即使在可以点燃的工况范围之内,也不能确保单个火花脉冲在任意时刻都能实现成功点火。对比分析燃烧室流场频率与单个火花脉冲特性发现,单个火花脉冲的持续时间远小于流场脉动周期是导致火花相位严重影响点火成功率的根本原因。当采用大涡模拟方法研究点火问题时,为了消除火花相位对点火成功率的影响,建议采用连续多个火花脉冲点火方式代替单个火花脉冲点火方式,火花脉冲持续时间应该至少覆盖一个完整的流场脉动周期。