爆炸抛撒气溶胶云团形成的理论和数值模拟研究

摘要

对爆炸抛撒气溶胶云团形成过程进行了理论和数值模拟研究。分别对用石蜡和钢作为壳体的抛洒装置的爆炸驱动过程进行数值模拟，得到了爆炸驱动过程中流场的密度、速度、压力分布。并对驱动过程气溶胶介质的运动规律进行了分析。分析了气溶胶介质水和乙醇的冲击卸载相变由液体变成气体的可能性。由数值模拟结果结合试验结果推断，爆炸驱动气溶胶液滴形成过程中同时存在以下几个机制：射流失稳机制，拉伸断裂机制及液膜失稳机制。分析了液体射流拉伸失稳和液面失稳非线性阶段尖钉发展破碎成液滴的过程，得到液滴破碎的平均直径，根据最大熵增原理，确定颗粒的尺寸分布。将数值模拟爆炸驱动得到的流场作为初始条件，用KIVA程序对气溶胶云团的形成过程进行数值模拟，得到气溶胶云团直径的变化，以及气溶胶介质的浓度分布。