液体中心式同轴离心喷嘴液膜破碎特性仿真研究

为了实现对不同工况下液体中心式同轴离心喷嘴液膜破碎特性的数值模拟研究,采用网格自适应加密技术、耦合的Level-set和Volume of Fluid (CLSVOF)方法对气液界面进行捕捉,利用改进延迟分离涡模拟(IDDES)方法模拟湍流。分析了液膜的破碎模式、喷雾锥角、破碎长度以及流场特性。通过观察分析得到:随着气液相互作用的增强,液膜破碎模式依次经历主导表面波发展导致的液膜破碎、Rayleigh-Taylor (R-T)和Kelvin-Helmholtz (K-H)不稳定性引起的液膜破碎,以及气动破碎模式。随着气液动量通量比(Momentum Flux Ratio,MFR)的增大,喷雾锥角和破碎长度逐渐减小且呈渐进趋势,发现无量纲喷雾锥角和破碎长度均与MFR-A成正比例关系。相同液膜破碎模式而不同工况时,主要流场特征一致。

工作参数对气液同轴离心式喷嘴自激振荡特性的影响

为探究不同反压条件下缩进比和气液动量通量比对气液同轴离心式喷嘴自激振荡特性的影响,采用过滤水和干燥空气作为模拟介质在反压罐内进行试验,通过背景光成像技术获得了喷嘴不同结构和工况参数下的喷雾图像,同时对比分析了自激振荡喷雾和稳态喷雾的动态特性。结果表明:气液动量通量比不变时,低反压、低缩进比工况,喷雾更容易出现自激振荡。缩进比和反压增加均会抑制自激振荡发生。高反压条件下,增加缩进比有利于提高喷雾稳定性,但与此同时喷雾锥角减小,喷雾分布变得不均匀。自激振荡发生时,随着反压增加,喷嘴锥角先增加后减小,且喷雾锥角与自激振荡强度正相关,自激振荡强度最强时喷雾锥角最大。稳态喷雾锥角受反压影响程度较小,但自激振荡喷雾明显受反压影响,液膜先振荡扩张,而后破碎成小液滴再向中心收缩,整个过程周向旋转运动较弱,主要表现为轴向振荡。

气体伴随射流对液体射流穿透深度影响研究

在来流Ma2.85条件下,对气体伴随射流喷注方案进行研究。通过改变气体喷注压降、气体喷孔孔径以及气液喷注间距,研究这些喷注参数对射流穿透深度的影响。同时采用数值仿真的方法得到气体射流流场结构,对气体伴随射流的作用机理进行解释。结果表明,增加气体喷注压降和孔径都能够有效增大其下游液体射流出口的液气动量通量比,从而增大液体射流的穿透深度及其增长比率;对于固定的气体喷注压降,气液喷注间距与气体孔径的比值在4~8范围内,液体射流前的液气动量通量比最大。文中根据实验结果拟合出了纯液体射流及气体伴随射流穿透深度经验公式。