为明晰喷灌低压射流在空气外场的流动行为,该文建立了射程与喷头仰角和喷头压力的关系,基于VOF(Volume of Fluid)气液两相流模型的数值模拟和射流实验,分别获取喷头15°、30°和45°仰角下喷灌装置压力和射流射程的关系曲线...为明晰喷灌低压射流在空气外场的流动行为,该文建立了射程与喷头仰角和喷头压力的关系,基于VOF(Volume of Fluid)气液两相流模型的数值模拟和射流实验,分别获取喷头15°、30°和45°仰角下喷灌装置压力和射流射程的关系曲线,并选取喷灌装置压力分别为0.4 MPa、0.6 MPa和0.8 MPa时的射流形态与实验对比。结果表明:数值模拟与实验的射程值变化趋势一致,0.6 MPa和0.8 MPa时两者较为接近;低压水射流的流动形态可分为实心水柱段、过渡段和雾化段;数值和实验结果存在差异的主要原因是射流下游主射流尺度和破碎液滴的尺度逐渐接近,实验容易受到环境因素干扰,且VOF方法受限于网格精度不能很好捕捉破碎液滴,后续可优化数值方法进一步研究。展开更多
针对空化水射流流场空化云演化采用RANS方法模拟不准确的问题,采用大涡模拟(Large-eddy simulation,LES)对风琴管空化喷嘴流场进行数值模拟。基于Mixture多相流模型和Zwart-Gerber-Belamri(ZGB)空化模型,分别采用SM模型(Smagorinsky-Lil...针对空化水射流流场空化云演化采用RANS方法模拟不准确的问题,采用大涡模拟(Large-eddy simulation,LES)对风琴管空化喷嘴流场进行数值模拟。基于Mixture多相流模型和Zwart-Gerber-Belamri(ZGB)空化模型,分别采用SM模型(Smagorinsky-Lilly model,SM)、壁面适应的局部涡黏模型(Wall-adapted local eddy-viscous,WALE)和代数壁面模型(Wall-modeled large eddy simulation,WMLES)3种不同的亚格子模型,对风琴管喷嘴空化水射流流场进行数值模拟,分析空化水射流特性、空化云演化规律及脱落频率。结果表明:WALE模型可以较为准确模拟空化云演化周期,与高速摄像拍摄结果吻合较好;在喷嘴内圆柱段以及扩散段壁面附近产生涡环,加快了空化泡析出,WALE模型较好的模拟了涡环结构;涡量分析表明涡流在喷嘴出口附近出现,射流的末端空化泡破碎产生扰动,大尺度涡演化为小尺度涡,WALE模型模拟出涡的破碎范围较SM模型更大,WMLES模型未捕捉到小尺度涡。展开更多
文摘针对空化水射流流场空化云演化采用RANS方法模拟不准确的问题,采用大涡模拟(Large-eddy simulation,LES)对风琴管空化喷嘴流场进行数值模拟。基于Mixture多相流模型和Zwart-Gerber-Belamri(ZGB)空化模型,分别采用SM模型(Smagorinsky-Lilly model,SM)、壁面适应的局部涡黏模型(Wall-adapted local eddy-viscous,WALE)和代数壁面模型(Wall-modeled large eddy simulation,WMLES)3种不同的亚格子模型,对风琴管喷嘴空化水射流流场进行数值模拟,分析空化水射流特性、空化云演化规律及脱落频率。结果表明:WALE模型可以较为准确模拟空化云演化周期,与高速摄像拍摄结果吻合较好;在喷嘴内圆柱段以及扩散段壁面附近产生涡环,加快了空化泡析出,WALE模型较好的模拟了涡环结构;涡量分析表明涡流在喷嘴出口附近出现,射流的末端空化泡破碎产生扰动,大尺度涡演化为小尺度涡,WALE模型模拟出涡的破碎范围较SM模型更大,WMLES模型未捕捉到小尺度涡。
