可压缩气体中的三维粘性液体空心柱射流稳定性分析

针对可压缩气体介质中的空心圆柱形粘性液体射流建立了三维模型,并对射流的空间稳定性进行了分析.影响扰动增长率的无量纲参数有Reynolds数、Weber数、气液密度比、气体介质相对于射流运动参考系的Mach数及空心柱内半径与液膜厚度比.Reynolds数在液体射流雾化过程中始终起着不稳定性的作用,但它对不稳定扰动波波数的范围没有影响.扰动增长率及不稳定扰动波波数的范围均随Weber数的增加明显增大.气液密度比在液体射流雾化过程中具有加速射流雾化的作用.气体介质相对于射流运动参考系的Mach数对射流雾化过程具有不稳定性的作用,也就是说气体的可压缩性在液体射流雾化过程中具有不稳定性的作用,它的增加会促进雾化过程的进行.当空心柱内半径与液膜厚度比较小时,它在雾化过程中具有不稳定性的作用,反之则具有稳定性的作用.     

液体泄漏破碎行为数值模拟

液体泄漏破碎行为研究对核反应堆安全分析具有重要意义,泄漏破碎形成的粒径尺寸分布是影响燃烧速率的重要因素.利用计算流体力学程序FLUENT对液体泄漏破碎进行三维模拟计算,与相关实验结果对比表明:液体流动轨迹、液滴索特尔平均直径(sauter mean diameter,SMD)与实验吻合较好,验证了流体体积法-离散颗粒法(volume of fluid-discrete particle model,VOF-DPM)模型模拟液体泄漏破碎行为的适用性.在此基础上分析了不同工质及不同流速对液体破碎行为的影响.研究表明,在液体喷射速度和管道破口直径相同的情况下,工质表面张力越大,破碎形成液滴尺寸越小;随着液体喷射流速增大,所得粒径平均直径减小;液体破碎粒径沿径向方向分布较为对称,液滴在喷射中心区域粒径较小轴向方向靠近破口处粒径较大.     

低速液体射流Rayleigh模式破碎的数值模拟

该文采用有限体积法和Volume-of-Fluid方法在轴对称坐标系下求解原始变量Navier-Stokes方程,数值模拟液体射流射入与之互不相溶的流体中射流界面的Rayleigh模式破碎过程.计算捕捉到界面不稳定发展、变形和射流破碎以及液滴的形成过程,探讨了射流核心区长度和韦伯数的关系,分析了速度场和压力场的分布特点.     

粘性和空气助力作用对液体碎裂过程的影响

进行了静止空气环境和空气助力环境下水膜和汽油油膜射流碎裂过程试验。结果表明,对于瑞利模式液体射流,喷射压力对液体碎裂过程几乎没有直接影响,射流流速是液体碎裂过程的首要影响因素。当射流流速较低时,液体粘性和空气助力作用对液体碎裂过程的影响大体相当,液体粘度的减小和空气助力作用均能够显著缩短射流的碎裂长度,改善一级雾化的效果;当射流流速较高时,液体粘性对液体碎裂过程的影响将大于空气助力作用的影响,随着流速的提高,空气助力对液体碎裂的促进作用将大为减弱。     

同轴旋拧气流中液体射流雾化特性的实验研究

用相位多普勒分析仪对同轴旋拧气流中液体射流雾化特性进行实验研究,测量不同气体射流速度和不同旋拧数下雾化液滴的直径.通过对索特平均直径的对比,分析旋拧气流对射流雾化的影响,并确定临界旋拧数的范围.     

倾斜侧吹气流在液相中的轨迹

以动量定理为基础,建立了倾斜侧吹射流轴轨迹的数学模型。模型的主要特点是,对于侧吹倾斜射流,推导出无因次射流轴轨迹的微分方程。对于空气向水中喷吹,数值计算表明,本计算轨迹与实测射流的轴线一致。     

气液同轴敞口型离心喷嘴的自激振荡特性实验

为了研究气液同轴敞口型离心喷嘴的自激振荡特性,采用阴影法和动态测量系统开展了常温大气环境中的喷嘴雾化试验.喷嘴自激振荡时,出口附近存在明显的周期性雾化过程,上游瞬态压力形成周期性脉动,压力脉动、噪音和雾场图像频率高度一致,范围约为1583～5634 H z.通过试验分析了喷嘴流量特性规律,在雾场稳定时和自激振荡时气相与液相相互阻塞均会造成喷前压力升高,液相流量对气相喷前压力影响较大.喷嘴自激振荡频率随气相和液相流量增长,相对液相流量较为敏感,液相流量增至一定临界值,自激振荡消失,而气相流量增长始终伴随自激振荡频率缓慢提高.喷嘴存在自激振荡产生的上下液相边界条件,自激振荡范围随着气相流量增大而变宽,气相对自激振荡起促进作用,而液相阻碍了自激振荡发展.增加内喷嘴壁面厚度时,液膜厚度增加,无量纲气核尺寸减小,自激振荡频率增大.     

喷嘴内螺纹结构对射流破裂长度的影响

使用高速相机研究了喷嘴螺纹结构对液体射流破裂长度的影响.采用5种不同直径(4.00、4.80、7.50、8.75、10.80 mm)的喷嘴进行实验,螺纹深度范围0.40～1.25 mm,液体射流雷诺数范围500～22600.实验结果表明:当雷诺数小于1600时,液体射流破裂长度随着雷诺数的增加而增加,喷嘴螺纹结构对液体...     

液体射流分裂与雾化机理在喷雾特性预测中的应用

将粘性气体中的三维粘性圆柱形液体射流分裂与雾化机理，应用到喷雾特性的研究中．确立了喷嘴出口处未受扰液核长度及喷雾平均滴径的计算方法．本文得到的平均滴径与实验的统计值相吻合．此外，数值计算还发现高速射流的雾化过程主要是由短波长的扰动波引起的．