喷雾蒸发与燃烧数值模拟与部分先验性的分析

《喷雾蒸发与燃烧数值模拟与部分先验性的分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文喷雾蒸发与燃烧的数值模拟及部分先验性分析硕士研究生：葛坤指导教师：杨龙滨副教授学位级别：工学硕士学科、专业：工程热物理所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2013年1月论文答辩日期：2013年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngNumericalSimulationonEvaporationandCombustionofSpraysandSomePrioriAnalysisCandidate:GeKunSupervisor:

2、AssociateProf.YangLongbinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:EngineeringThermophysicsDateofSubmission:Jan,2013DateofOralExamination:Mar,2013University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内

3、容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的

4、论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日喷雾蒸发与燃烧的数值模拟及其部分先验性分析摘要喷雾的蒸发与燃烧有着广泛的应用背景，在火箭发动机、航空发动机、内燃机、燃气轮机以及燃油锅炉等动力与能源设备中有着广泛的应用。同时，喷雾的蒸发与燃烧又是一类复杂的物理化学现象，具有湍流、两相流动以及燃烧过程所特有的所有问题，以及不同过程耦合所引入的新的问题。因此，对喷雾蒸发与燃烧现象的研究，既有很强的实际应用

5、价值，又有很重要的科学意义。由于喷雾蒸发与燃烧现象的复杂性，现有的模型还存在诸多的问题。对喷雾蒸发与燃烧现象中各微观过程进行深入的分析，以对喷雾蒸发与燃烧模型中各子模型进行扩充与改进，是提升现有模型预测性能的有效途径之一。验证这些子模型的有效性、改进子模型的精度、扩充子模型的应用范围、建立新的子模型以考虑新的现象等工作统称为喷雾蒸发与燃烧模型的先验性分析。本文针对喷雾蒸发与燃烧模型，主要做了三个方面的先验性分析。首先，利用PIV测量系统，研究了燃油燃烧器后的气相旋流场，并与常用湍流模型的预测结果进行了分析、比较与评价。其次，从基本控制方程入手，建立了高温对流环境中单液滴瞬时蒸

6、发与燃烧模型，模型中考虑了液滴内部环流、气相边界层流动等详细结构，并利用数值计算的方法对模型进行了求解，并利用计算的结果分析了常用喷雾模型中两相间传热传质子模型。最后，利用商业CFD软件Fluent，构建并求解了高温对流环境中不同布置方式时双液滴的瞬态蒸发与燃烧模型，以此来研究稀疏喷雾中液滴之间的相互作用规律。研究结果表明：燃油燃烧器后的实际流场为复杂的三维瞬态湍流流动，具有强烈的非稳定性和随机性；旋流射流的衰减没想象的那么剧烈，后期的混合也比较强烈；流量不同对主流区的影响要强于对中心回流区的影响；四种湍流模型中，RNGk-ɛ湍流模型具有最好的预测性能，且其对于流动早期的预测

7、精度要强于流动后期。液滴的蒸发和燃烧为一瞬态过程，火焰形态由尾部火焰逐渐发展为包覆火焰；在液滴生存期的大部分时2间内，D定律基本适用；流场温度越高，环境压力越大，液滴越小，火焰发展越快，液滴生存期越短；常用CFD软件中的两相传热传质子模型中液滴零维假设以及过多传热传质经验公式是制约模型的通用性与精确性，进而影响模型预测能力的关键问题。双液滴的瞬态燃烧过程与单液滴类似；2.0d为液滴间相互作用强烈与否的临界距离；平行布置的双液滴的相互影响强度大于数值布置的情形；通过引入液滴群模型，可以最大化的考虑液滴之间