喷雾撞壁后近壁区域火焰发展及碳烟生成研究

发布时间：2021-10-27 12:04

　　本文基于多尺度液滴撞壁形态提出了新的考虑了不同飞溅状态的撞壁模型。结合容弹实验研究了近壁区域喷雾撞壁后火焰发展过程,对影响近壁区燃烧过程及碳烟生成规律的边界温度进行了探讨。结果表明,环境温度和壁面温度对喷雾撞壁后的液膜沉积量以及后续的燃烧过程影响显著。碳烟产生峰值直接和壁面燃油沉积量呈正相关,而较高的近壁区域温度可加速燃油蒸发并减少燃油沉积量。燃油沉积量的不同,其火焰发展形式不同:当沉积燃油较少时,近壁混合气形成较快,从而维持了稳定的燃烧过程;而当沉积燃油较多时,近壁区域的燃烧呈现不稳定的池火过程。随着环境温度和壁温的增加,油膜燃烧时刻提前并形成可燃混合气,从而加速了碳烟的生成和氧化。 

【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图１液滴飞濉模式??Ｆｉｇ．?１?Ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?ｓｐｌａｓｈ??液滴发生冠状飞溅的质量守恒方程为：??

覃文等：喷雾撞壁后近壁区域火焰发展及碳烟生成研究??１２４９??０．０１５??０．０１０??０．００５??生较小的二次液滴。而当液滴冲击低温甚至常温壁??面时，则会形成相对大而宽的二次液滴分布，如图３??所示。??＇〇〇０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??二次液滴飞溅角度??图２冠状飞溅二次液滴飞溅角度??Ｆｉｇ．?２?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｐｌａｓｈ?ａｎｇｌｅ?ｆｏｒ?ｃｏｒｏｎａ?ｓｐｌａｓｈ??飞溅二次液滴的尺寸分布和边界温度相关，往??往较髙的壁面温度会加速撞壁液滴的破碎，从而产??飞派的能量守恒方程为??＾ｄｉｓｓ??＋?？￡＂〇■＋?五ｋｓ?＋??⑷??其中，为液滴入射总能量，包括入射动能和表面??能（如式（５）所示），发生冠状破碎后液滴的能量分别??被四部分所吸收，分别为液滴冲击能量耗散，液冠??能量（主要表现为表面能），二次液滴动能和二次液??滴表面能。相比冠状飞溅，快速铺展飞派模式中能??量守恒方程无液冠能量，因而发生破碎后能量除了??耗散部分，其余均被二次液滴所带走。??Ｅ〇??—ｎｐｄｌｕｌ?＋１??（５）??在考虑液滴撞壁过程中时，我们对？发生破碎后??形成液膜形状进行了简化，如将液冠简化为圆台状，??将沉积液膜简化为圆形。同时将整个液滴作为一个??相对独立的体系进行建模，液膜和液滴在冲击前后??发生动量和能量交换，但不作为液滴飞溅的能量源，??即不考虑液滴冲击时刻液膜的波动状态。??１．２二次液滴分布??由于冠状飞派和快速铺展飞溅在形态上的差异，??其二次液滴产生也有所区别。本文中以０／１＝０．００４４６??为两种飞溅形态的判别

覃文等：喷雾撞壁后近壁区域火焰发展及碳烟生成研究??１２４９??０．０１５??０．０１０??０．００５??生较小的二次液滴。而当液滴冲击低温甚至常温壁??面时，则会形成相对大而宽的二次液滴分布，如图３??所示。??＇〇〇０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??二次液滴飞溅角度??图２冠状飞溅二次液滴飞溅角度??Ｆｉｇ．?２?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｐｌａｓｈ?ａｎｇｌｅ?ｆｏｒ?ｃｏｒｏｎａ?ｓｐｌａｓｈ??飞溅二次液滴的尺寸分布和边界温度相关，往??往较髙的壁面温度会加速撞壁液滴的破碎，从而产??飞派的能量守恒方程为??＾ｄｉｓｓ??＋?？￡＂〇■＋?五ｋｓ?＋??⑷??其中，为液滴入射总能量，包括入射动能和表面??能（如式（５）所示），发生冠状破碎后液滴的能量分别??被四部分所吸收，分别为液滴冲击能量耗散，液冠??能量（主要表现为表面能），二次液滴动能和二次液??滴表面能。相比冠状飞溅，快速铺展飞派模式中能??量守恒方程无液冠能量，因而发生破碎后能量除了??耗散部分，其余均被二次液滴所带走。??Ｅ〇??—ｎｐｄｌｕｌ?＋１??（５）??在考虑液滴撞壁过程中时，我们对？发生破碎后??形成液膜形状进行了简化，如将液冠简化为圆台状，??将沉积液膜简化为圆形。同时将整个液滴作为一个??相对独立的体系进行建模，液膜和液滴在冲击前后??发生动量和能量交换，但不作为液滴飞溅的能量源，??即不考虑液滴冲击时刻液膜的波动状态。??１．２二次液滴分布??由于冠状飞派和快速铺展飞溅在形态上的差异，??其二次液滴产生也有所区别。本文中以０／１＝０．００４４６??为两种飞溅形态的判别


本文编号：3461565