冲击式气流喷嘴雾化模型

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第29卷第8期武汉理工大学学报VO1．29No．82007年8月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYAug．2007冲击式气流喷嘴雾化模型张丽丽，周慎杰，陈举华(山东大学机械工程学院，济南250061)摘要：针对冲击式气流喷嘴的雾化特点，考虑气流的冲击作用及表面张力对雾化过程的影响，从液膜受力平衡角度，建立了冲击式气流喷嘴的分阶段雾化模型。分析气流速度、液孔与气孔的相对位置对雾化滴径的影响，模拟结果与实验结果基本一致。关键词：冲击式气流喷嘴；表面张力；液膜；雾化；滴径中图分类号：TF531文献标志码：A文

2、章编号：1671—4431(2007)08—0135—04AtomizingModelofAir-blastImpingementAtomizerZHANGLi—li，ZHOUShen-jie，CHENJu—hua(SchoolofMechanicalEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，China)Abstract：Analysisingthecharacteristicofair-blastimpingementatomizationandconsideringtheinfluenceofdragforceandsurfacetensi

3、onforcesontheatomization，anintegratedmodeloftheatomizationofair-blastimpingementatomizerwasproposedbystagesbasedontheequilibriumofforceexperiencedbytheliquidligaments．ThemodelwasusedtOanalysistheeffectonthedropdiameterwhentheprimaryvelocityoftheairortherelativetx)sitionbetweentheairinletandliquid

4、inletwaschanged．ThesimulationresuItsagreedwel1withexperimentresults．Keywords：air—blotimpingementatomizer；surfacetensionforce；liquidligament；atomization；dropdiameter气流式喷嘴因其较高的雾化性能在喷雾干燥、工业锅炉和航天航空等领域都有广泛的应用。冲击式气流喷雾是用气流辅助雾化得到细微均一液滴的最有效的方法，而国内外对冲击式气流喷雾的研究却不多见。了解冲击式气流喷嘴的雾化过程，揭示液膜破碎机理，十分必要。以往对液膜破碎模型的研究多

5、是基于液体表面非对称性波稳定性分析理论[0，假设液膜破碎是由液体表面波不稳定性引起的，液膜破碎形成液丝的直径取决于液膜的破碎波长，或是假设液体破碎前一直以液膜的形式存在，依照液膜的质量，将液膜体积分割成小质量体，这些小质量体运动用Lagrangian运动方程描述。喷射过程中液膜的厚度由液膜质量守恒得到，液膜表面脱落的液丝直径取决于液体表面波最大增长率对应的波数。以上破碎机理大多比较适合液体表面不稳定性波在破碎过程中起重要作用的破碎模式，如旋涡式压力喷嘴。对于冲击式气流喷嘴，液膜的破碎主要是由高速气流作用引起的，液体表面不稳定性波来不及发展就已经破碎，在该种破碎模式下，原有的破碎模型就不适

6、合了。该文忽略液体表面波的影响，根据液膜受力特点，建立了冲击式气流喷嘴液膜破碎模型。1雾化模型1．1液膜破碎模型高速气流在冲击式气流喷嘴雾化过程中起主导作用，根据喷嘴的这一喷雾特点，把液膜破碎过程理想收稿日期：2007—03—17．基金项目：山东省自然科学基金(Y2002F19)和山东省科学技术发展计划(012050107)作者简介：张丽丽(1981一)，女，博士生．E—mail：wzslj45@tom．com维普资讯http://www.cqvip.com136武汉理工大学学报2007年8月化，如图1所示。在外力作用下，喷嘴喷出的液膜首先破碎成环形，液环进一步破碎成液滴。图1液膜破碎模

7、型图2冲击式气流喷I瞻液膜计算模型设液膜厚度远远小于液孔内径，根据液体质量守衡3，得到液膜内轮廓半径r和液膜断裂处厚度的关系为(r1+0)一r}=(r+)一r(1)式中，。为出口处液膜厚度，r为气体出口半径，冲击式喷嘴的液膜破碎主要是高速气体曳力作用引起的，为更准确的反应这一物理现象，从液膜受力平衡的角度来分析液膜的破碎机理。如图2所示，作用在液膜上的表面张力合力为F=2n(2r+h)(2)式中，为液体的表面张力。液膜喷出时呈中空的