cfd在旋流喷嘴设计中应用的研究

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要摘要旋流式喷嘴是实现液体雾化的有效途径之一，与气动式喷嘴相比，它因结构简单、动力消耗低和雾化效率高而被广泛应用于石油、化工、食品、环保及消防等行业。喷嘴内流体的流动状态相当复杂，精确计算喷嘴雾化特性有一定困难，目前喷嘴设计主要采用以实验数据为基础得出的计算图表或经验公式，其精度有限并且应用范围受到限制。本文根据前苏联学者阿伯拉莫维奇的最大流量原理法，在吸取国内外相关研究经验的基础上设计了一种旋流式喷嘴，并安装加工图纸、加工了七个喷嘴。建立了喷嘴内流场的物理模型和数学模型，结合所研究喷嘴内流场的实际情况确定了合理的边界条件和初始条件，对

2、旋流式喷嘴的内流场进行了三维数值模拟。计算结果给出了旋流室喷嘴内部液膜与空气锥共存的流场结构及气液交界面的几何形状；总结出空气锥深度和半径随流量的变化规律；分析了喷嘴内部阻力特性及其影响因素。在所建立的喷嘴喷雾实验台上进行了流量特性实验研究；流量特性实验中确定了喷嘴压降与流量的对应关系，通过最小二乘法拟合出流量系数与压降的关系，并与数值计算结果作比较，得出了可以利用CFD方法辅助计算流量系数的结论；分析了加工质量对喷嘴特性的影响；最后总结出了喷嘴雾化锥角随流量变化的规律。关键词旋流式喷嘴，数值模拟，流量，雾化锥角Ⅰ上海交通大学硕士学位论文AbstractAbst

3、ractSwirlatomizerisoneofthebestdevicesatomizingliquid.Comparedtopneumaticatomizer,itiswidelyusedinpetroleumindustry,chemicalengineering,food,environmentandfireprotectingindustriesandsoon.Flowstateinswirlatomizerisverycomplicatedanditissodifficulttocalculateinternalflowfieldaccurately.

4、Nowatomizerdesignisbasedupondiagramandempiricalformulawhichisn’tenoughaccurateandtheirapplicationscopeissmall.AccordingtoclassicalmaximumfluxprincipletheoryofAbramovich,whoisascientistofSovietRussia,anatomizerwasdesignedand7weremanufacturedfollowingthesamedrawing.Anumericalsimulationh

5、asbeenconductedfor3-Dflowfieldinswirlatomizer.First,thephysicalmodelandmathematicmodeloftheflowfieldwerebuilt,andaboundaryconditionwasconfirmedaccordingtorealstateofinternalflowfield.Itwasobtainedthatthestructureoftheflowfieldconsistsofliquidfilmandgascore,thegas-liquidinterfacewasdis

6、tinguishedbythetwo-phasemixturefraction.Theeffectoffluxonthedepthandradiusofgascorewasgot.Analyzingdragcharacteranditsinfluencingfactorwascarriedout.Inexperimentalresearch,fluxcharacterwerestudied.Thechangeruleofpressuredropofatomizerwasinvestigatedalongwithfluxinexperiment.Theapproxi

7、matedrelationshipbetweenflowcoefficientandpressuredropwasfiguredoutbyleastsquarestechniques.Inthesametime,comparisonofthenumericalresultandexperimentalresultwasconducted,gettingtheconclusionthatCFDtechniquecouldbeassistedforcalculatingflowcoefficient.Analyzedeffectofatomizercharactero

8、nproc