等壓式割嘴的結(jié)構(gòu)優(yōu)化畢業(yè)論文-文庫(kù)吧資料
2025-07-01 03:50本頁(yè)面
【正文】 rson，1994），（Xin，1998）。球形液滴在垂直方向氣流的作用下變成扁平形，然后在RayleighTaylor(RT)不穩(wěn)定表面波的作用下，加速油滴扁平形化，并分裂出一些大尺度碎片，然后再更短波長(zhǎng)的KelvinHelmholtz(KH)不穩(wěn)定表面波作用下，把大尺度碎片割成絲狀，然后生成更細(xì)的油滴，油滴群的集合體，即為油束。設(shè)油滴直徑為a，在各種外力的作用下發(fā)生振動(dòng)，振幅為x，若xa，則認(rèn)為油滴破碎。對(duì)于韋伯?dāng)?shù)大于100的情況，波動(dòng)模型適應(yīng)性較好，在低速燃料射流霧化中，波動(dòng)模型適用廣泛。小液滴在碰撞體積內(nèi)被發(fā)現(xiàn)的概率為： O’Rourke的理論，碰撞次數(shù)的概率服從泊松分布： Fluent提供了兩種霧滴破碎模型：泰勒比破碎（TAB）模型和波動(dòng)（WAVE）破碎模型。此外，此模型比較適合于低韋伯?dāng)?shù)碰撞，在這種情況下碰撞的結(jié)果是合并或反彈，而當(dāng)韋伯?dāng)?shù)大于100時(shí)，碰撞引起液滴破碎。 液體碰撞模型液體碰撞模型假定碰撞發(fā)生的頻率遠(yuǎn)小于計(jì)算的時(shí)間步長(zhǎng)。 3 等壓式割嘴的模型及基本參數(shù)液體的霧化過程就是把大塊液體分離成小液滴。 本章小結(jié)本章中主要對(duì)所研究的等壓式割嘴建立了幾何模型和數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)地表達(dá)了幾何模型計(jì)算區(qū)域的網(wǎng)格以及數(shù)學(xué)模型的解法，并且對(duì)整個(gè)的數(shù)值計(jì)算過程進(jìn)行了介紹，這一系統(tǒng)的工作都是為后續(xù)的數(shù)值模擬打下基礎(chǔ)。近年來有限體積法應(yīng)用最為廣泛它的基本思路是：將計(jì)算區(qū)域劃分為網(wǎng)格，并使每個(gè)網(wǎng)格定周圍有一個(gè)互不重復(fù)的控制體積；將待解微分方程對(duì)每個(gè)控制體積積分，從而得出一組離散方程。 式中：是顆粒的順勢(shì)軸向、徑向及切向速度；分別是氣體在三個(gè)方向上的平均和脈動(dòng)速度；假設(shè)湍流是各向同性及局部均勻的，且隨機(jī)速度分布滿足Gaussian PDF統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，氣體速度的隨機(jī)取樣為： （ξ=0，1，2，3...）將u，v，w方程代入上述各方程來計(jì)算 ， 顆粒與隨機(jī)渦的相互作用時(shí)間可取為： 為實(shí)現(xiàn)流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算，還必須對(duì)控制方程適當(dāng)?shù)碾x散。 液滴破碎時(shí)間： 式中：—破碎時(shí)間常數(shù)，取30；Ω—波長(zhǎng)增長(zhǎng)率； （2）顆粒隨即軌道模型顆粒隨機(jī)軌道模型能夠給出顆粒速度、濃度場(chǎng)及顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡。Ta—泰勒數(shù)；Oh—昂賽格數(shù)；液滴半徑： 式中： —模型常數(shù)。波動(dòng)模型： 式中：離散過程中產(chǎn)生的波長(zhǎng)，m。Wave模型認(rèn)為氣一夜之間的速度差造成了射流霧滴的破碎，這正適合所研究的等壓式割嘴。 液相霧化模型 （1）噴霧模型（wave模型）空氣輔助霧化模型中，液體通過噴座的作用形成液膜，空氣則直接沖擊液膜以加速液膜的破碎。湍流粘性系數(shù)公式為 ，這和標(biāo)準(zhǔn)模型相同。該模型適合的流動(dòng)類型比較廣泛，包括有旋均勻剪切流，自由流（射流和混合層），腔道流動(dòng)和邊界層流動(dòng)?？蓪?shí)現(xiàn)模型的湍動(dòng)能及其耗散率輸運(yùn)方程為： 其中, ,在上述方程中，表示由于平均速度梯度引起的湍動(dòng)能產(chǎn)生，是用于浮力影響引起的湍流能產(chǎn)生；可壓縮湍流脈動(dòng)膨脹對(duì)總耗散率的影響；和是常數(shù)；，分別是湍動(dòng)能及其耗散率的湍流普朗特?cái)?shù)。湍流運(yùn)動(dòng)模型有很多，F(xiàn)luent提供的湍流模型包括：?jiǎn)畏匠蹋⊿palartAllmaras）模型、雙方程模型（標(biāo)準(zhǔn)）模型、重整化群模型、可實(shí)現(xiàn)（Realizable）模型及雷諾應(yīng)力模型和大渦模擬。 （1）湍流模型（可實(shí)現(xiàn)模型）湍流是一種高度復(fù)雜的三維非穩(wěn)定、帶旋轉(zhuǎn)的不規(guī)則流動(dòng)。如果流動(dòng)處于湍流狀態(tài)，系統(tǒng)還要遵守附加的湍流輸運(yùn)方程。不同的求解變量之間的區(qū)別除了邊界條件與初始條件，就在于,的表達(dá)是不同。上式中各項(xiàng)分別為瞬態(tài)項(xiàng)、對(duì)流項(xiàng)、擴(kuò)散項(xiàng)和源項(xiàng)。 ①質(zhì)量守恒方程（連續(xù)性方程）連續(xù)性方程描述了流動(dòng)過程中流體質(zhì)量守恒的性質(zhì)。本文采用守恒型的控制方程目的在于：不論節(jié)點(diǎn)位置的程度如何，根據(jù)控制方程而導(dǎo)出的離散方程也具有對(duì)任意大小容積守恒的特性。從數(shù)值計(jì)算的觀點(diǎn)，守恒型的方程有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)： （1）計(jì)算可壓縮流動(dòng)時(shí)，守恒型方程可以使激波的計(jì)算結(jié)果光滑而且連續(xù)，而應(yīng)用非守恒型方程時(shí)，激波的計(jì)算結(jié)果會(huì)在激波前及激波后引起解的振蕩，并導(dǎo)致錯(cuò)誤的激波位置； （2）保證數(shù)值計(jì)算結(jié)果滿足守恒定律。控制方程就是這些守恒定律的數(shù)學(xué)描述。 局部網(wǎng)格圖 整體網(wǎng)格圖 作為流體力學(xué)解析基礎(chǔ)的基本物理定律有：質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律。對(duì)于割嘴部分選用Tgrid網(wǎng)格劃分方案，單元元素主要是Tet/Hybrid，對(duì)于噴霧區(qū)選用Cooper網(wǎng)格劃分方案，單元元素主要是Hex/wedge。研究中計(jì)算區(qū)域選擇氣孔、混合孔部分以及割嘴下游200mm的噴霧區(qū)。 （2）指定邊界條件。幾何模型是網(wǎng)格和邊界的載體。Gambit是一個(gè)開放性的軟件，它不僅體現(xiàn)在輸入方面還體現(xiàn)在輸出方面，它不僅能為Fluent輸出網(wǎng)格，而且還可以為其他分析軟件提供網(wǎng)格，如ANSYS等。但對(duì)于復(fù)雜的CFD問題，特別是三維CFD問題，Gambit并不是很有效，這是可以借助專用CFD軟件來完成幾何模型。 單元網(wǎng)格圖網(wǎng)格生成之后，可在Gambit中指定邊界條件，指定邊界條件的目的是后續(xù)進(jìn)行CFD模擬輸入邊界條件。Gambit具有良好的自適應(yīng)能力，能對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化或粗化，或生成不連續(xù)網(wǎng)格、可變網(wǎng)格和滑移網(wǎng)格。Gambit能夠提供多種網(wǎng)格類型，可根據(jù)用戶的要求，自動(dòng)完成網(wǎng)格劃分這項(xiàng)繁雜的工作。 （Gambit）Gambit的主要功能有三個(gè)：構(gòu)成割嘴幾何圖形、劃分網(wǎng)格和指定邊界模型。 （8）霧化質(zhì)量與孔表面光潔度的關(guān)系較小。 （6）負(fù)荷變化時(shí)霧化角幾乎不變。 （5）霧化質(zhì)量好。由于等壓式割嘴可通過增加孔來提高出力，故易于設(shè)計(jì)出高出力割嘴。 （2）由于兼有機(jī)械霧化割嘴的特點(diǎn)，其氣耗量也不高。這種割嘴的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，它由油孔、氣孔和混合孔組成，壓縮空氣經(jīng)過氣孔與來自液體通道的流體在混合孔內(nèi)混合后，從噴出口噴出并膨脹霧化。 2 等壓式割嘴的數(shù)學(xué)模型 等壓式割嘴是一種混合式氣流霧化割嘴，霧化介質(zhì)除用蒸汽外也可以用壓縮空氣。（4）數(shù)值模擬結(jié)果的后處理。（2）確定數(shù)值模擬的過程中各參數(shù)的設(shè)定值；數(shù)值模擬參數(shù)的確定是整個(gè)計(jì)算過程中較為復(fù)雜的一個(gè)環(huán)節(jié)，它包括液滴的碰撞破碎系數(shù)的確定、動(dòng)態(tài)系數(shù)的確定、最大時(shí)間步數(shù)的確定、時(shí)間步長(zhǎng)因子的確定、顆粒軌跡的計(jì)算頻率等。④氣液流量等流動(dòng)參數(shù)，重要參數(shù)包括氣液相對(duì)速度、動(dòng)量比、壓降等。③燃料油的霧性，最重要的是液體的表面張力研究表明，液體的粘性力一直液體表面上波的形成，并阻止由細(xì)絲進(jìn)一步現(xiàn)成顆粒，因此液體粘性力增加，將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生具有較大尺寸的顆粒。②霧化劑的霧性，最重要的是氣體的密度常用的霧化劑有蒸汽和壓縮空氣。R=1exp()這是一個(gè)累積分布函數(shù)，R表示直徑小于D的顆粒的累計(jì)體積分布率。最常用的表示方法： a .圖示法大小不同的顆粒組成的多分散系的尺寸分布有單峰和多峰分布，、。 ① 霧滴尺寸（工程使用中主要用的幾種方法） ② 霧滴群尺寸分布在噴霧過程中所得到的霧滴或分散物料（粉狀、顆粒狀）是由大量的服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的粒子組成的。圖17 割嘴的霧化過程 割嘴霧化顆粒的粒徑表示方法及影響因素 (1)粒徑表示液態(tài)工質(zhì)從割嘴射出來后 ，形成尺寸差別數(shù)
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1