空气助力扇形喷嘴雾化质量数值计算及喷嘴内部流动和空化现象的CFD三维模拟

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作者：

卢林春

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摘要：

常用的雾化喷嘴虽然结构简单,但喷射压力高、雾化质量较差。空气雾化喷嘴是一种广泛应用于液体雾化的装置。其主要特点就是在喷嘴内部设计了空气流道,利用高压空气的喷散作用,以较高的速度夹带着液体喷出,使液体雾化成更细的液滴。本文通过数值计算和模拟仿真相结合的方法,对内混式空气雾化喷嘴的雾化质量和内部流动进行了研究。 运用导师曹建明教授推导的喷雾液滴尺寸分布函数,用Fortran语言编写计算程序,对喷雾液滴尺寸分布进行数值计算,理论计算与马尔文测得的实验数据进行对比分析,理论计算结果与喷雾特性试验结果拟合良好,均为单波峰曲线,均呈先增大后减小的趋势,验证了喷雾液滴尺寸分布模型的有效性。 由于喷嘴的尺寸小,结构复杂,其内部的流动难以通过传统的物理模拟实验进行可视化研究,而喷嘴内流体的宏观流动和湍流脉动对喷雾有强烈的影响。随着计算流体力学CFD软件技术的发展,可以利用计算机数值模拟方法对喷嘴性能进行模拟研究。本文采用CFD对喷嘴内部流场的流动进行了三维的仿真模拟,分析了不同工况下内部压力分布、速度分布、气液体积分布以及内部空化现象的研究,数值模拟结果对于空气雾化喷嘴在现实中的应用具有指导意义,这对之前的喷嘴实验研究是一个很好的补充。

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关键词：

空气助力扇形喷嘴 雾化质量 数值计算 内部流动 空化现象 CFD三维模拟