压力式喷嘴在压力脉动下性能的研究.pdf

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1、AcademicResearch技术交流压力式喷嘴在压力脉动下性能的研究沈彦成，吴伟亮ò（上海交通大学动力机械和工程教育部重点实验室，上海200240）摘要：以机械压力喷嘴为研究对象，应用VOF模型对脉动压力下的喷嘴内部流场进行了数值模拟，分析了喷嘴在脉动压力下的流量、雾化角等特性。结果表明：脉动压力下瞬时流量和雾化角呈现相同频率的脉动，且平均流量基本在设计流量附近。流量的振幅随脉动频率的变化，呈现出先增大后减小的趋势，并在400Hz时达到最大值；入口压力与出口流量的相位差随频率的增大而增加，且近乎线性关系，脉动压力的幅值对相位差影响不大。关键词：机械压力喷

2、嘴；压力脉动；雾化角；流量中图分类号：V434文献标志码：AResearchonPerformanceofSimplexSwirlAtomizerUnderPulsatingPressureConditionSHENYan-cheng,WUWei-liang(ShanghaiJiaoTongUniversityKeyLaboratoryofPowerMachineryandMinistryEducation,Shanghai200240,China)Abstract:Numericalsimulationofinternalflowofthesimplexs

3、wirlatomizeriscarriedoutbyusingVOFmodel.Thechangeofsprayangleandflowmassisanalyzedunderpulsatingpressurecondition.Theresultsshowthesprayangleandflowmassfluctuateatthesamefrequencywiththepulsatingpressure.Theaverageflowmassapproximatesthedesignedflowmass.Theamplitudeofthemassflowfir

4、stincreasesandthendecreaseswiththeincreaseofthefrequency,andreachthemaximumvalueat400Hz.Thephasedifferencebetweenoutletflowmassandinletpressureincreaseslinearlywiththepressurefrequencyincreasing,andthefluctuatingpressureamplitudehaslittleeffectonthephasedifference.Keywords:simplex-

5、swirlatomizer;pressurefluctuation;sprayangle;flowmass0引言计、计算中仅考虑其在给定压力下流量、雾化角、雾化粒狭义上的机械压力式喷嘴是指能将液体雾化的装置，径及分布等基本静态特性。实际燃烧装置中，由于各种因这类装置在工农业生产中获得大量应用。机械压力式喷嘴素可能导致喷嘴上下游压力会发生变化，如燃油泵叶片旋包含多种种类，其中结构较简单的是单路压力喷嘴，因其转作用、不稳定燃烧、航空器机动等，从而导致喷嘴工作压力损失小、雾化效果好，在多种设备，特别是燃烧设备性能发生改变，影响动力设备的运行，因此研究喷嘴在脉中得到

6、广泛应用。本文讨论对象就是这种结构类型的喷嘴。动压力下的性能对现实具有一定参考价值。特别是人们熟从应用情况看，迄今仅作为使液体雾化的器件喷嘴，在设悉和掌握了喷嘴在脉动压力下的性能后，不但可以以此作者简介：沈彦成（1988-），男，硕士研究生。研究方向：燃气轮机燃烧器性能。14机电设备2014/01改进燃烧设备工作性能，还有可能将喷嘴作为控制器件，边界层相对厚度大，液体粘性对喷嘴旋流室内部流场存在对燃烧过程实施有目的的控制，并发展出新的燃烧方式。很大影响，因此研究喷嘴动力学特性时忽略液体粘性可能工作于动态压力下的喷嘴在工程中是很常见的现象，如如在对计算结果带来

7、较大误差。同样，考虑到喷嘴内流道结构内燃机工作过程中燃油喷嘴就是以动态形式工作，对其雾和尺度，采用轴对称假设也会引入误差。在本研究工作中，化过程人们开展了大量研究工作。但这类喷嘴工作最大特完全考虑液体粘性和流道细微结构对流场的影响，对机械点是脉冲式工作，其不在本文研究范畴之内。本文所指喷压力喷嘴三维内流场进行了CFD计算，分析了喷嘴瞬时嘴脉动压力下的性能是指喷嘴在锅炉、燃气轮机等动力装流量、雾化角随同脉动压力频率和振幅的变化规律，并对置中上下游压力持续脉动下的性能，即喷嘴工作压力由由足瞬时流量进行了幅幅频、相频特性分析。够的直流量和一定幅值交流量叠加而成，如

8、图1所示。1物理模型及网格本文中的研究对象为如图2所