内混式空气雾化喷嘴内部两相流特性数值模拟研究

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1、分类号:TK0510710-2015122057硕士学位论文内混式空气雾化喷嘴内部两相流特性数值模拟研究杨瑄导师姓名职称李跟宝副教授申请学位类别工学硕士学科专业名称动力机械及工程论文提交日期2018年4月19日论文答辩日期2018年5月19日学位授予单位长安大学Numericalsimulationonthenozzletwo-phaseflowcharacteristicsofaninternal-mixingair-assistedatomizerAThesisSubmittedfortheDegre

2、eofMasterCandidate：YangXuanSupervisor：AssociatedProf.LiGenbaoChang’anUniversity,Xi’an,China摘要内混式空气雾化喷嘴结构简单、不易堵塞,液体碎裂彻底获得比单相喷射雾化更好的雾化效果。因此，在工业生产中有广泛应用。本文通过实验和数值模拟两种方法，对喷嘴内部流动过程进行分析研究。首先在长安大学汽车学院喷雾实验室搭建可视化喷雾试验平台，在选定的工况下，对不同物理模型进行模拟计算，经过与相同工况下的实验对比结果并结合各个物理模

3、型的特点和应用范围，确定VOF多相流模型和SSTω湍流模型为本文数值模拟研究的物理模型。在几何结构对喷嘴内部流动特性的研究中，根据几何模型划分网格模型，设置物理模型中相关参数和计算工况。根据模拟结果分析了内置扰流板角度、喷孔长径比和气相入口与水平轴线夹角对喷嘴内部两相流流动影响。仿真结果发现，喷嘴内设置扰流板可以有效改善喷嘴内两相流流型分布，极大促进喷嘴内气液两相混合。气相入口夹角角度不仅可以改善两相流相互作用，还可以减小流体喷射过程中能量的损失，而长径比的改变对喷孔处两相流的促进作用有限，但结构简单

4、，容易调整。在液相工质物性（粘度和表面张力）对喷嘴内部流动特性的研究中，发现液相粘度和表面张力对喷嘴内两相流流型分布无明显改善，而且液相工质物性的不同对两相流流型分布影响不大。关键词：内混式空气雾化，两相流，结构参数，液相物性IAbstractTheinternal-mixingtwin-fluidatomizeriswidelyusedinindustrialfield,becauseithaslotsofadvantages,suchaslowairconsumption,hardlyblocking

5、,finedroplets,andsimplestructure,whichmakesthattheatomizingeffectoftheinternal-mixingtwin-fluidatomizerisbetterthanthesingle-phaseatomizer.Inthispaper,themethodofcombiningtheexperimentandnumericalsimulationisadoptedtoinvestigatetheinternalflowconditionoft

6、heatomizerandtheeffectsofstructureparametersarealsostudied.Thenumericalsimulationmethodisadoptedtostudytheinfluenceofstructureparametersandliquidtypesontheinternalandexternalflowconditions.Inordertoverifytheresultsofsimulation,theexperimentmethodisadopted

7、.Undercertainoperatingconditions,themultiphaseflowmodelandturbulencemodelisusedtosimulate,andthesimulationresultsarecomparewiththeexperimentresults.Finally,themultiphaseflowmodelofVOFandtheturbulentmodelofSSTωarechosentoinvestigatefurthermore.Inthispape

8、r,itisnecessarytocreatethegeometricmodelandthegridmodelatfirst,theparametervaluesaredeterminedbytheoperatingconditions.Thestructureparametersofthespoilerangle,thenozzlelength-diameterratioandtheanglebetweengasinleta