旋芯喷嘴结构及雾化特性研究

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1、＜？－？：Ｉ．ＷｕｈａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＯｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ硕±学位论文旋芯曠嘴结构及雲化特性研究学科专业：化工过程机械研究生：刘泮指导教师：杨红培养单位：机电工程学院二〇—五年五月分类号：ＴＨ１３６学校代号：１０４９０学号；２０１２０２０４７密级；每名武汉工程大学硕±学位论文旋芯喷嘴结构及雾化特性研究作者姓名：刘洋指导教师姓名：杨红教授申请学位类别：工学硕±学科专业名称：化工过程机械研究方向；新型高效过程装备论文提交？日期；２〇巧年）月巧日论文答辩日期沪Ｓ年＞月日

2、学位授予单位：学位授予日期兴５年ｄ月／４日答辩委员会主席：趙自田独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中己经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：三—２０Ｕ年／月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解我校有关保留、使用学位论文的规定，即：我校有权保留并向国家有关部口或机构送巧论义的复印件和电子版

3、论文，允许论文被查阅。本人授权武汉Ｘ程大学研究生处可将本学位的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等裳制手保段保存和汇编本学位论文。密０，在年解密后适用本授权书。本论文腐于不保密／ｇ＂＂（请在上方框内打Ｖ）．、学位论义作者签名：争指巧教师盤名：Ｉ啤２ｃｍ年月ｆ化２０辟ｒ巧《日／ResearchonstructureandatomizationcharacteristicstoswirlatomizerAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterMajor：Chemical

4、ProcessEquipmentCandidate：LiuYangSupervisor：Prof.YangHongWuhanInstituteofTechnologyWuhan,Hubei430073,P.R.China摘要旋流式喷嘴是常用的雾化喷嘴结构形式，内置旋芯装置是产生旋流的有效结构形式，与其他类型喷嘴相比较，它因结构简单、中低压雾化效果好而被广泛应用于消防,环保和化工等领域。针对内置旋芯旋流喷嘴，基于先进的喷嘴综合测试台和CFD数值模拟技术，本文围绕旋芯喷嘴的结构及流场特性，进行了数值模拟和实验研究。分析了旋芯喷嘴的结构特点和雾化要求，并对喷嘴结构参数进行了改

5、进设计；介绍了流体运动分析的方法及相应运动方程，着重分析了旋流喷嘴内部和外部流场运动状态，得到喷嘴内部速度、压力分布特性和喷嘴外部雾滴运动方程，理论分析了流场特性和旋流雾化机理。探讨了旋芯喷嘴CFD模拟的一般方法。在相同的速度进口和压力出口条件下，喷嘴模型作相应简化，旋芯分隔板长度等同为喷嘴进口直径，旋芯固定在直管段底部，认定旋芯整体为壁面，基于六面体结构网格对三维模型进行网格划分，选用标准k湍流模型，采用连续介质-水进行稳态条件下的数值模拟。针对直通喷嘴和旋芯喷嘴，以及旋芯螺旋角、内锥角等旋芯结构参数变化，对喷嘴流场进行了数值模拟，分别就流场内速度、压力分布进行了

6、对比分析。模拟结果表明，和普通直通喷嘴比较，旋芯喷嘴出口速度更大、速度分布更均匀，雾化效果更好，喷射距离更远；旋芯喷嘴出口轴向速度衰减更快，有了明显的切向速度，雾化锥角更大。由于流体回流和对空气的卷吸作用，喷嘴出口位置会形成一个空气锥，流体会形成膜状旋转喷出，使旋芯喷嘴显现空心锥的雾化特性。喷嘴內锥角为90°左右时，流体压损最小、回流相对较小、速度分布较均匀、轴向速度和切向速度相对较大，最为优化。旋芯螺旋角为15°左右时，喷嘴内部流场轴向速度和切向速度相对较大，压损较低，最为优化。基于喷嘴综合试验台，就直通喷嘴和内置旋芯喷嘴进行了对比实验研究，完成了流量特性实验和喷雾分

7、布实验，获取了流量-压降关系曲线、雾化角-压降关系曲线和喷雾分布曲线，实验数据较好地验证了理论分析和数值模拟的结果。关键词:旋芯喷嘴；CFD数值模拟；湍流模型；结构参数优化；流量特性实验IAbstractSwirlatomizerisacommonstructuretoatomizingnozzle.Built-inspiraldeviceisaneffectiveswirlingstructure.Comparedtoothertypesofatomizers,becauseofsimplestructureandgoodlow-pre