为高效精确模拟航空动力系统的液态燃料横向射流多尺度雾化过程,分别采用离散相模型(discrete phase model,DPM)、流体体积(volume of fluid,VOF)法耦合DPM(VOF-DPM)对横向射流雾化过程进行数值模拟,对比2种模型对横向射流雾化过程的仿...为高效精确模拟航空动力系统的液态燃料横向射流多尺度雾化过程,分别采用离散相模型(discrete phase model,DPM)、流体体积(volume of fluid,VOF)法耦合DPM(VOF-DPM)对横向射流雾化过程进行数值模拟,对比2种模型对横向射流雾化过程的仿真结果,并研究模型转换直径与破碎模型对横向射流雾化过程仿真结果的影响。仿真结果表明:相比DPM,VOF-DPM仿真得到的射流穿透深度更接近试验结果,射流雾化过程更真实,并且能够捕捉到更详细的流场信息;当模型转换直径较小时,不能转换为离散相颗粒的液滴相对较多,这些液滴仍由VOF求解,并阻挡气流导致在其周围产生小涡团;添加破碎模型对射流穿透深度和流场结构几乎没有影响,但导致离散相颗粒继续破碎成更多更小的颗粒。展开更多
为探究旋芯喷嘴内部流动特性与雾化特性,采用VOF to DPM模型对其进行数值模拟研究,并运用动网格方法模拟旋芯转动工况。分析不同入射水压对喷嘴内流体流动与旋芯转速的影响,得到收缩段对流体轴向速度的提升效果,总结出旋芯转速与流体切...为探究旋芯喷嘴内部流动特性与雾化特性,采用VOF to DPM模型对其进行数值模拟研究,并运用动网格方法模拟旋芯转动工况。分析不同入射水压对喷嘴内流体流动与旋芯转速的影响,得到收缩段对流体轴向速度的提升效果,总结出旋芯转速与流体切向速度联动规律及喷嘴出口处湍流动能分布特性,应用实验结果分析喷嘴雾化性能。结果表明:VOF to DPM模型与动网格结合可精确捕捉到喷嘴内部流流体与旋芯之间的相互作用;内流体速度与压力呈线性正相关趋势,收缩段结构特性可使轴向速度平均提升为331.5%,相同压力变化旋芯转速与流体切向速度变化趋势一致,雾化特性随着压力增加发生变化,最远射程增加,喷嘴雾化角先减少后增大。展开更多
医用压缩雾化器结构对呼吸系统疾病的雾化吸入治疗起决定作用。通过流体体积法-离散颗粒法(volume of fluid-discrete particle model,VOF-DPM)的方法,研究了医用压缩雾化器喷嘴结构、气体流速和液体通道宽度等对雾化效果的影响。结果表...医用压缩雾化器结构对呼吸系统疾病的雾化吸入治疗起决定作用。通过流体体积法-离散颗粒法(volume of fluid-discrete particle model,VOF-DPM)的方法,研究了医用压缩雾化器喷嘴结构、气体流速和液体通道宽度等对雾化效果的影响。结果表明,压缩雾化后液滴的动能和5μm以下的液滴粒径占比与气体流速成正比;随着液体通道宽度的增加,雾化后液滴的动能会增加,但是5μm以下的液滴粒径占比会相对减小;使用锥型破碎挡板结构,不仅能提升雾化后液滴的动能,而且能够使5μm以下的液滴粒径占比相比原来提升5%~7%。通过改变药液破碎挡板的形状,使得药液雾化后液滴直径在5μm以下的占比、药液雾化后液滴动能都有所增加,提升了雾化器的雾化效果。这些分析结果对后续医用压缩雾化器的性能表征和结构优化设计具有指导意义。展开更多
液体泄漏破碎行为研究对核反应堆安全分析具有重要意义,泄漏破碎形成的粒径尺寸分布是影响燃烧速率的重要因素。利用计算流体力学程序FLUENT对液体泄漏破碎进行三维模拟计算,与相关实验结果对比表明:液体流动轨迹、液滴索特尔平均直径(s...液体泄漏破碎行为研究对核反应堆安全分析具有重要意义,泄漏破碎形成的粒径尺寸分布是影响燃烧速率的重要因素。利用计算流体力学程序FLUENT对液体泄漏破碎进行三维模拟计算,与相关实验结果对比表明:液体流动轨迹、液滴索特尔平均直径(sauter mean diameter,SMD)与实验吻合较好,验证了流体体积法-离散颗粒法(volume of fluid-discrete particle model,VOF-DPM)模型模拟液体泄漏破碎行为的适用性。在此基础上分析了不同工质及不同流速对液体破碎行为的影响。研究表明,在液体喷射速度和管道破口直径相同的情况下,工质表面张力越大,破碎形成液滴尺寸越小;随着液体喷射流速增大,所得粒径平均直径减小;液体破碎粒径沿径向方向分布较为对称,液滴在喷射中心区域粒径较小轴向方向靠近破口处粒径较大。展开更多
文摘为高效精确模拟航空动力系统的液态燃料横向射流多尺度雾化过程,分别采用离散相模型(discrete phase model,DPM)、流体体积(volume of fluid,VOF)法耦合DPM(VOF-DPM)对横向射流雾化过程进行数值模拟,对比2种模型对横向射流雾化过程的仿真结果,并研究模型转换直径与破碎模型对横向射流雾化过程仿真结果的影响。仿真结果表明:相比DPM,VOF-DPM仿真得到的射流穿透深度更接近试验结果,射流雾化过程更真实,并且能够捕捉到更详细的流场信息;当模型转换直径较小时,不能转换为离散相颗粒的液滴相对较多,这些液滴仍由VOF求解,并阻挡气流导致在其周围产生小涡团;添加破碎模型对射流穿透深度和流场结构几乎没有影响,但导致离散相颗粒继续破碎成更多更小的颗粒。
文摘为探究旋芯喷嘴内部流动特性与雾化特性,采用VOF to DPM模型对其进行数值模拟研究,并运用动网格方法模拟旋芯转动工况。分析不同入射水压对喷嘴内流体流动与旋芯转速的影响,得到收缩段对流体轴向速度的提升效果,总结出旋芯转速与流体切向速度联动规律及喷嘴出口处湍流动能分布特性,应用实验结果分析喷嘴雾化性能。结果表明:VOF to DPM模型与动网格结合可精确捕捉到喷嘴内部流流体与旋芯之间的相互作用;内流体速度与压力呈线性正相关趋势,收缩段结构特性可使轴向速度平均提升为331.5%,相同压力变化旋芯转速与流体切向速度变化趋势一致,雾化特性随着压力增加发生变化,最远射程增加,喷嘴雾化角先减少后增大。
文摘医用压缩雾化器结构对呼吸系统疾病的雾化吸入治疗起决定作用。通过流体体积法-离散颗粒法(volume of fluid-discrete particle model,VOF-DPM)的方法,研究了医用压缩雾化器喷嘴结构、气体流速和液体通道宽度等对雾化效果的影响。结果表明,压缩雾化后液滴的动能和5μm以下的液滴粒径占比与气体流速成正比;随着液体通道宽度的增加,雾化后液滴的动能会增加,但是5μm以下的液滴粒径占比会相对减小;使用锥型破碎挡板结构,不仅能提升雾化后液滴的动能,而且能够使5μm以下的液滴粒径占比相比原来提升5%~7%。通过改变药液破碎挡板的形状,使得药液雾化后液滴直径在5μm以下的占比、药液雾化后液滴动能都有所增加,提升了雾化器的雾化效果。这些分析结果对后续医用压缩雾化器的性能表征和结构优化设计具有指导意义。
文摘液体泄漏破碎行为研究对核反应堆安全分析具有重要意义,泄漏破碎形成的粒径尺寸分布是影响燃烧速率的重要因素。利用计算流体力学程序FLUENT对液体泄漏破碎进行三维模拟计算,与相关实验结果对比表明:液体流动轨迹、液滴索特尔平均直径(sauter mean diameter,SMD)与实验吻合较好,验证了流体体积法-离散颗粒法(volume of fluid-discrete particle model,VOF-DPM)模型模拟液体泄漏破碎行为的适用性。在此基础上分析了不同工质及不同流速对液体破碎行为的影响。研究表明,在液体喷射速度和管道破口直径相同的情况下,工质表面张力越大,破碎形成液滴尺寸越小;随着液体喷射流速增大,所得粒径平均直径减小;液体破碎粒径沿径向方向分布较为对称,液滴在喷射中心区域粒径较小轴向方向靠近破口处粒径较大。
