等壓式割嘴的結(jié)構(gòu)優(yōu)化畢業(yè)論文(參考版)
2025-06-28 03:50本頁(yè)面
【正文】 最后感謝評(píng)議本文以及出席論文答辯的各位專(zhuān)家教授給予我的指導(dǎo)。在這里本把論文設(shè)計(jì)的目的和主要內(nèi)容向各位老師一一匯報(bào)，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指導(dǎo)。和實(shí)際的割嘴霧化過(guò)程存在著一定的差距。 (2)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)霧化效果的影響：同樣的氣液質(zhì)量流量比下，氣孔直徑越大的，霧化效果較差，水孔直徑較大的，霧化粒子直徑較小，混合孔對(duì)割嘴霧化效果的影像呈現(xiàn)了交叉現(xiàn)象，割嘴結(jié)構(gòu)對(duì)霧化效果的影響并不是孤立的。數(shù)值的模擬結(jié)果為割嘴的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、改造將有一定的現(xiàn)實(shí)的意義。分析了氣相流速對(duì)兩相流場(chǎng)的影響；探討了割嘴的運(yùn)行參數(shù)、結(jié)構(gòu)特性對(duì)割嘴霧化效果、流量特性的影響。從割嘴氣相流量特性的研究得出，相同的氣相壓力下，氣孔直徑大的割嘴的氣相流量也大，在壓力較小的范圍，氣相流量相差不大；同樣的，相同的氣相壓力下，混合孔直徑大的，割嘴的氣相流量也大，但是當(dāng)增大或減小到一定程度的時(shí)候，割嘴氣相流量幾乎不變化。當(dāng)氣相壓力較小時(shí)，流量差別較小，氣相壓力較大，割嘴的流量差別也就越大。割嘴的流量特性也是描述割嘴的一個(gè)常用的參數(shù)，本文中對(duì)等壓式割嘴的氣孔直徑以及混合孔直徑對(duì)氣相流量的影響進(jìn)行了一定的分析。 模擬結(jié)果表明，割嘴出口下游截面粒徑基本成軸對(duì)稱(chēng)分布，并且沿著徑向方向粒徑是不斷增大的。 ： 粒徑百分?jǐn)?shù)分布從粒徑的百分?jǐn)?shù)分布可以看出，截面上霧化粒徑大多分布在87200之間，基本能夠滿足霧化要求。也有的文獻(xiàn)將它的原因解釋為，在割嘴出口后方，形成的較大的液滴具有較大的動(dòng)量和較強(qiáng)的貫穿能力，使之能夠比較小顆粒擴(kuò)散的更快，飛行的更遠(yuǎn)。另外，各個(gè)孔的長(zhǎng)度尺寸，也很大程度上影響著割嘴的霧化效果，但由于時(shí)間和計(jì)算機(jī)配置等因素的限制，在此并沒(méi)有進(jìn)一步的討論。 混合孔直徑對(duì)霧化效果的影響 通過(guò)對(duì)等壓式割嘴的割嘴結(jié)構(gòu)對(duì)霧化效果影響的數(shù)值計(jì)算得到以下結(jié)論：(1)隨著氣液質(zhì)量流量比值增大，割嘴的霧化粒徑變??；(2)在同樣的氣液質(zhì)量流量比值下，氣孔直徑越大；水孔直徑越大，粒子直徑減少；混合孔直徑的影響曲線則在不同的氣液質(zhì)量比值下呈現(xiàn)交叉現(xiàn)象。，混合孔直徑對(duì)霧化效果的影響曲線呈現(xiàn)了交叉現(xiàn)象。這是因?yàn)樗字睆降脑龃螅瑢?dǎo)致割嘴出口環(huán)狀流尺寸變大，液相速度減小，氣液相對(duì)速度增大，而氣液速度差又是等壓式割嘴的主要霧化方式，所以霧化效果更好。 氣孔尺寸對(duì)霧化效果的影響 ，、。，隨著氣液質(zhì)量流量比值的增大，割嘴的霧化粒徑呈現(xiàn)不斷減小趨勢(shì)。 。割嘴霧化效果的影響因素有很多其中主要因素是：割嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)、流體物性和割嘴的運(yùn)行工況參數(shù)。得到壓強(qiáng)分布曲線如圖所示：圖44 壓強(qiáng)分布曲線 ，壓力的分布情況。 操作：Plot→XY Plot.. 打開(kāi)“Solution XY Plot”對(duì)話框如圖42所示：圖42 Solution XY Plot的設(shè)置 （1）在Y Axis Function下拉菜單中選擇Pressure..和Static Pressure； （2）在Surfaces列表中選擇Line_6； （3）在Plot Direction項(xiàng)，設(shè)X=0，Y=0，Z=1；這將會(huì)繪制沿Z軸的壓強(qiáng)分布圖； （4）點(diǎn)擊Axes..修改軸向坐標(biāo)的顯示范圍：此時(shí)會(huì)打開(kāi)“AxesSolution XY Polt”設(shè)置對(duì)話框如圖43所示。Fluent自動(dòng)定義邊界面為面顯示計(jì)算結(jié)果。4 計(jì)算結(jié)果的后處理 操作：File→Read→Case＆Data.. 操作:Display→Grid.. 注意： （1）在Options項(xiàng)可以選擇線或面； （2）在Surfaces列表中，可以選擇不同的面進(jìn)行網(wǎng)格顯示和觀察； （3）可以利用鼠標(biāo)左鍵對(duì)圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放和移動(dòng)。本章主要從割嘴的霧化機(jī)理方面介紹了割嘴的物理模型以及數(shù)值模擬過(guò)程中參數(shù)的設(shè)置情況。（離散相） 選擇inlet_2，點(diǎn)擊Set..打開(kāi)如下圖對(duì)話框，在DPM項(xiàng)中的Boundary 。操作：Define→Models→Discrete Phase.. 離散相模型計(jì)算參數(shù)設(shè)置如圖310所示：圖39 離散相模型計(jì)算參數(shù)設(shè)置 UDF的設(shè)置如圖310所示：圖310 UDF設(shè)置 點(diǎn)擊Create打開(kāi)如圖311對(duì)話框：圖311 流體流速設(shè)置對(duì)話框 在Injection Type的下拉選項(xiàng)中選擇surface項(xiàng)，在Release From Surfaces中選擇inlet_2； 在Materials的下拉選項(xiàng)中選擇gasoilliquid項(xiàng)； 在Point Properties中的YVelocity填入5，在Stop ，在Total Flow ，選擇最下方的Scale Flow Rate by Face Area。 在計(jì)算顆粒軌道時(shí)，顆粒沿軌道有著一定的質(zhì)量，動(dòng)量的得到與損失，并且這里物理量能作用于后面的連續(xù)相計(jì)算中去，于是在連續(xù)相影響離散相的同時(shí)，離散相也作用于連續(xù)相，存在耦合作用。 操作：Solve→Initialize→Initialize..在Compute From選項(xiàng)選擇inlet_1項(xiàng)，其他項(xiàng)保留默認(rèn)設(shè)置：圖37 Compute From選項(xiàng) 操作:Solve→Monitors→Residual.. 打開(kāi)“Residual Moutors”設(shè)置對(duì)話框如圖38所示。 操作：Define→Materials.. 對(duì)Define中的材料項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置，以符合要求。依據(jù)所研究割嘴的具體情況，模型選擇步驟如下：激活能量方程，計(jì)算過(guò)程考慮熱交換；根據(jù)湍流流動(dòng)各自的特點(diǎn)，最終選擇了可實(shí)現(xiàn)k—湍流模型：圖34 流體模型設(shè)置 因?yàn)榻?jīng)過(guò)諸多研究者的實(shí)驗(yàn)研究，認(rèn)為這種模型更能很好地表達(dá)平面或圓形噴射。離散相求解器具體的參數(shù)設(shè)置如圖33所示：圖33 離散相求解器具體的參數(shù)設(shè)置 在準(zhǔn)備好網(wǎng)格，并選擇了求解器之后，就需要決定采用什么樣的計(jì)算模型，即通知Fulent是否考慮傳熱，流動(dòng)是無(wú)粘、層流還是湍流，是否多相流，是否包含相變，計(jì)算過(guò)程中是否存在化學(xué)組分變化和化學(xué)反應(yīng)等。所以對(duì)于離散相的計(jì)算采用Unsteady，并選擇2ndOrder Implicit（二階隱式）。因?yàn)橛?jì)算中采用了兩大步：一，計(jì)算連續(xù)相（壓縮空氣）流場(chǎng)；二，在空氣流場(chǎng)的基礎(chǔ)上加入離散相，實(shí)現(xiàn)噴霧過(guò)程。鑒于上述條件，結(jié)合作者所使用的的計(jì)算機(jī)配置，在不影響運(yùn)算結(jié)果的前提下，為提高效率，選擇分離式求解器。耦合式求解器因?yàn)轳詈狭肆鲃?dòng)和能量方程，常常很快便可以收斂。分離式求解器以前主要用于不可壓縮和微可壓流動(dòng)，而耦合式求解器用于高速可壓流動(dòng)。網(wǎng)格如圖32所示：圖32 整體網(wǎng)格 （1）求解器的選擇在準(zhǔn)備好網(wǎng)格后，就需要確定采用什么樣的求解器及采用什么樣的工作模式。操作：Display→Grid.. 設(shè)置對(duì)話框如圖31所示。臨界速度公式為：式中： —?dú)饬鬟M(jìn)口壓力，（Pa） —?dú)饬鞅热荨? （2）空氣的入口條件文中對(duì)空氣入口采用壓力邊界條件，~。液滴破碎半徑與快增長(zhǎng)的表面波的波長(zhǎng)關(guān)系為：液滴半徑變化率：液滴破碎時(shí)間為模型常數(shù)，為破碎時(shí)間常數(shù)，不同的研究者給出不同值，（Retiz，1987），（O’Rourke and Amsden，1987），（Patte
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