低压亚超混合层燃油雾化特性数值研究

发布时间：2024-02-22 17:15

　　对内嵌火箭发动机低压条件下的亚超剪切混合层中的燃油雾化特性进行研究,分析总结了环境压力、气液比、韦伯数对燃油雾化性能的影响。研究过程中采用ANSYS软件,使用了可有效捕捉漩涡的RNG k-ε模型并加入了TAB二次破碎模型,在0.01 MPa～0.1 MPa中改变环境压力,并通过改变燃油入口速度改变韦伯数和气液比。研究结果表明,随着环境压力降低,索泰尔平均直径增加,颗粒直径下降速度在接近常压时逐渐放缓,雾化性能下降;随着气液比的增加,索泰尔平均直径减小,颗粒分布更为均匀,提升了雾化性能;提高韦伯数使得气动力增加,索泰尔平均直径几乎呈线性趋势降低,提升了雾化性能。对数值模拟的数据进行分析,在低压条件下得到了索泰尔平均直径的经验计算模型。

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【部分图文】：

图1亚超混合层计算模型

本文所使用的物理模型如图1所示，利用支板将两个流道分隔开来，其中亚声速流道的入口为100mm，超声速流道的入口为16mm，取后端计算域400mm。将直射式喷嘴的直径设置为0.3mm，令喷嘴直径为特征直径，在距离支板末端20mm、50mm、80mm处设置3个不同的喷注....

图2剪切层处网格划分

图2为剪切层处的网格划分，使用Gambit6.3对亚超大梯度剪切混合层模型进行网格划分，网格划分采用结构化网格，在剪切混合层处进行网格加密处理，划分网格为828000个。2计算方法与验证

图3TAB破碎模型

采用二元低压亚超混合层的试验对数值模拟方法进行验证，实验系统为课题组前期所做工作，模型图如图4所示，其中超声速流道高为16mm，亚声速流道高为100mm，压力测点布置在下壁面。图4试验件三维模型图

图4试验件三维模型图

图3TAB破碎模型初始边界条件设置与数值模拟过程相同，环境压力设置为0.04MPa，亚声速流、超声速流入口温度分别为300K和548K，马赫数分别为0.1和1.45，压力对比验证选取冷态流场沿流向分布的绝对压力值对比。其中P为绝对压力，x为展向距支板末端的位置。

本文编号：3906995