| 基于大涡模拟的离心式喷嘴雾化过程研究 |
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| 引用本文： | 王雷,方斌,王光彩.基于大涡模拟的离心式喷嘴雾化过程研究[J].推进技术,2021,42(8):1855-1864. |
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| 作者姓名： | 王雷 方斌 王光彩 |
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| 作者单位： | 北京航空航天大学 能源与动力工程学院 |
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| 摘 要： | 为实现离心式喷嘴雾化过程的精确数值仿真，探究喷嘴内部流动特性与外部液膜破碎形式，采用基于大涡模拟的仿真方法，对一种典型的四进口离心式喷嘴进行研究，仿真结果揭示了喷嘴内部相界面的振荡现象与外部液膜的破碎细节，并通过耦合流体体积法（VOF）与离散相模型（DPM），获得液滴粒径的空间分布特征。研究结果表明：在液体填充过程中，喷嘴内的气液相界面存在波动与褶皱，形状并不稳定，内部的空气芯直径呈现正弦模式的振荡变化，喷嘴出口液膜厚度沿周向分布不均，这些因素导致出口附近的液膜表面出现扰动。在不同的进口条件下，不稳定性导致液膜表面上的扰动波形式不同。进口压力为0.3MPa时，液膜破碎由开尔文-亥姆霍兹（K-H）不稳定性产生的轴向正弦波所导致，产生沿周向分布的环形液带；在0.7MPa下，液膜表面开始出现由瑞利-泰勒（R-T）不稳定性引发的周向扰动波；随着压力增加至1.1MPa，液膜的破碎则由R-T不稳定性主导，产生沿轴向分布的液带结构，随后在气动力与表面张力的作用下破碎成液滴。二次雾化破碎后，喷嘴外部截面内的粒径呈“单谷”分布，液滴平均粒径计算结果与实验的最大相对误差为5.1%，与实验数据吻合度较高。
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| 关 键 词： | 离心喷嘴 内部流动特性 液膜破碎 液滴分布 数值仿真 |
| 收稿时间： | 2019/6/11 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2019/8/11 0:00:00 |
Process of Pressure Swirl Nozzle Atomization Based on Large Eddy Simulation |
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| WANG Lei,FANG Bin,WANG Guang-cai.Process of Pressure Swirl Nozzle Atomization Based on Large Eddy Simulation[J].Journal of Propulsion Technology,2021,42(8):1855-1864. |
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| Authors: | WANG Lei FANG Bin WANG Guang-cai |
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| Institution: | Beihang University,School of Energy and Power Engineering |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Pressure swirl nozzle Internal flow characteristics Liquid sheet breakup Droplet distribution Numerical simulation |
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