气液同轴自激振荡雾化喷嘴设计及流场分析

摘要

自激振荡雾化方式是当前雾化领域的一种新型雾化方式，自激振荡雾化具有无需外加激发能源的特点，其特有的自激振荡腔室能够将连续射流转换成脉冲射流。雾化喷嘴直接影响雾化质量和效率，目前仅有对单相自激振荡雾化喷嘴研究，缺乏多相自激振荡雾化喷嘴流场分析。本文在前人对自激振荡雾化喷嘴和气液同轴雾化喷嘴的研究基础上提出了一种新型雾化方式----气液同轴自激振荡雾化，设计了一种气液同轴自激振荡雾化喷嘴。本文以气液同轴自激振荡雾化喷嘴为研究对象，通过数值模拟的方式研究分析了喷嘴的内流场和工况对喷嘴射流性能的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴提出气液同轴自激振荡雾化新方式，在常规自激振荡雾化喷嘴的结构基础上，以减少气相射流对液相射流空化效应的影响，保证喷嘴腔室内形成自激振荡效应，设计了一种气液同轴自激振荡雾化喷嘴的结构形式，并确定了雾化喷嘴的关键结构参数。⑵建立了气液同轴自激振荡雾化喷嘴和常规自激振荡雾化喷嘴的有限元模型，计算了流场相、出口轴线静压力、出口轴线速度、出口平均静压力、出口平均速度和内部流场液相，分析了气液同轴自激振荡雾化喷嘴的射流振荡效应、振荡强度、流场扰动和能量聚集与释放效应。⑶研究了不同工况对气液同轴自激振荡雾化喷嘴的内部流场的影响，依次从气相入口边界条件和液相入口边界条件对喷嘴的流动特性进行了分析，得到了能产生较好雾化效果的工况条件。

目录

声明

摘要

1．1 课题来源

1．2 课题研究的背景及意义

1．3 本课题的国内外研究现状

1．3．1 自激振荡雾化喷射流

1．3．2 气液两相流雾化射流

1．3．3 雾化喷嘴的结构设计

1．3．4 雾化喷嘴的数值计算

1．4 本文研究的主要内容

1．5 技术路线

第2章 气液同轴射流及雾化研究

2．1 两相流特性

2．1．1 相态

2．1．2 局瞬特性

2．2 气液同轴射流形成

2．3 气液同轴射流破裂

2．3．1 气液同轴射流种类

2．3．2 气液同轴射流破裂模式

2．3．3 气液同轴射流的二次雾化

2．4 本章小结

第3章 新型喷嘴结构设计和关键参数确定

3．1 设计原理及方法

3．2 气液同轴自激振荡雾化喷嘴的结构设计

3．3 喷嘴的主要结构参数设计

3．4 气相入口位置的设计

3．5 本章小结

第4章 两种雾化喷嘴内部流场对比与分析

4．1 数值计算的思路

4．2 控制方程

4．2．1 两相流模型

4．2．2 湍流模型

4．2．3 空化模型

4．3 有限元模型

4．3．1 网格划分及独立性验证

4．3．2 参数设定及边界条件

4．4 计算结果及分析

4．4．1 流场相

4．4．2 出口轴线静压力

4．4．3 出口轴线速度

4．4．4 出口平均静压力

4．5 本章小结

第5章 不同工况下的气液同轴自振喷嘴的流场分析

5．1 网格划分及边界条件

5．2 计算结果及分析

5．2．1 气相边界条件对喷嘴内部流场的影响

5．2．2 液相边界条件对喷嘴内部流场的影响

5．3 本章小结

6．1 全文总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的专利