雾化过程的多尺度仿真研究

摘要

雾化是一种多尺度运动过程,大液团与最小液滴的尺度可以相差几个数量级,对不同尺度的运动采用不同的模型就是多尺度仿真.本文提出了一种雾化过程多尺度仿真的新方法,采用VOF法直接捕捉雾场中的大块液团运动,采用双向耦合的拉格朗日粒子追踪法模拟与网格尺度相当或更小的液滴.当液滴与液团相撞时,液滴转变到液团中,避免出现液滴在大块液团中运动的不合理现象.拉格朗日粒子追踪法一般要求粒子体积小于网格体积的10％,为此提出了一种虚网格下的拉格朗日粒子追踪法.雾化过程涉及到液体的随机破碎与聚合等非常复杂的过程,与流场中的涡结构密切相关,因此采用了大涡模拟湍流运动.对雾化过程多尺度仿真程序进行了算例验证,对影响模型精度的重要参数进行了深入研究.采用开发的程序对典型单股射流的雾化过程进行了仿真研究.对雾场的瞬态和统计特性进行了分析,并与试验结果进行了对比,两者吻合较好.雾化过程多尺度仿真程序的开发成功,为雾化过程数值仿真提供了新的手段.