铝和氧化铝液滴撞击壁面过程研究

摘要

固体火箭发动机内微米级熔融态氧化铝通常会撞击燃烧室内壁面,由于氧化铝液滴具有较高的熔点,采用铝液滴替代氧化铝液滴进行实验研究.基于网格自适应技术,利用VOF方法对铝液滴撞击壁面实验进行数值计算,验证数值计算准确性.利用验证的模型开展微米量级的氧化铝液滴与壁面碰撞过程的数值模拟.研究结果表明,数值计算过程与实验基本保持一致;随着初始碰撞速度的增大,氧化铝液滴撞击壁面后依次出现反弹、附壁和破碎现象;随着氧化铝液滴粒径的增大,液滴反弹与附壁之间、附壁与破碎之间的转换临界We数随之减小;20、50、100 μm的氧化铝液滴垂直撞击固体水平壁面反弹和吸附的临界We数为170、84、50;50 μm和100 μm的氧化铝液滴附壁与破碎之间的转换临界We数为141和129;液滴破碎须具备足够的动能来克服粘性耗散能和表面能.