基于欧拉多流体模型对喷嘴内流和射流破碎的研究

发布时间：2024-02-21 14:05

　　在Open FOAM的框架下,采用多流体模型和大涡模拟方法研究不同背压对喷嘴内流和射流破碎的影响.利用已修正的空化模型考虑了空化现象,利用界面压缩法对两相界面进行捕捉,进而分析燃油的一次破碎过程.结果表明:降低背压有利于喷嘴内部空化的形成与发展,但会导致喷嘴喉部有效流通面积减小,流动阻力增加,质量流量降低.射流破碎中气/液相界面处气/液两相存在很大的速度差,导致产生很强的阻力,大大促进了一次破碎过程中主喷雾区和蘑菇头的破碎.背压越高,空气密度越大,则燃油受到的阻力越大,液柱破碎越剧烈且射流破碎角越大.因此,同时提高喷射压力和背压可以促进燃油与空气的混合,也可以有效抑制空化来避免空蚀现象以及流量系数降低,从而延长喷嘴的使用寿命.

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【部分图文】：

图5高压下射流破碎验证

图4空化现象验证2.2大涡模拟的有效性

图1“sprayC”喷嘴的几何模型

为研究具有本模型实际尺寸的单孔柴油喷射器的喷嘴内流和射流破碎，使用了Westlye等[15]的“sprayC”喷嘴，该喷嘴易于使喷嘴内流产生空化现象．“sprayC”喷嘴的几何模型(计算域)和边界条件如图1所示．“sprayC”喷嘴的参数和计算条件见表1．虽然喷嘴呈轴对称结....

图2网格无关性验证

质量流量以及空化是基于Qiu等[8]的光学喷嘴试验进行验证的，背压为0.3MPa．图2给出了喷射压力为3MPa时网格无关性的验证．网格数达到5×105时，计算结果受网格数影响已经很小，因而空化验证采用5×105网格数．将不同入口压力下的数值模拟的质量流量结果与试验数据进行比较....

图3质量流量验证

图2网格无关性验证图4为3种典型空化阶段的模拟和试验对比，包括空化初生阶段、空化发展阶段和超空化阶段．将模拟的空化图像与试验结果进行比较，发现模拟结果很好地呈现了喷嘴内空化的详细过程，试验中代表空化的阴影区域与模拟结果中的空化区域一致．因此，修正的混合空化模型很好地捕捉了包括3....

本文编号：3905532