旋流喷嘴两相流动的数值模拟

发布时间：2024-02-27 21:31

　　本文的研究对象为一种应用在海水淡化降膜蒸发布液装置中的旋流喷嘴。为了得到较高的水平管换热效率,就要给水平蒸发管提供高质量的液膜分布即喷嘴要提供高质量的喷淋液。文章对液滴沿弯曲壁面流动及脱离的研究作为基础,进一步研究旋流喷嘴的两相流动过程以及不同的旋流室结构对喷嘴流动过程的影响。 首先对旋流式喷嘴建立了三维物理模型,采用FLUENT软件中的VOF方法和RNGk-ε模型模拟研究了液体在旋流喷嘴内部的旋转流动、出口附近的液膜破碎和分散的过程。着重分析了喷嘴工作过程中不同截面的喷嘴压力、速度以及液膜厚度等参数。模拟结果表明：旋流室内液膜紧紧附着在旋流室内壁上,随着高度的不同,液膜的厚度也随之变化,并在喷嘴的中心轴线处形成一个贯穿整个喷嘴的空气芯。喷嘴从中心沿半径的方向向外压力值逐步增大,通过各方向的速度的变化来分析喷嘴内部液体的流动情况。 对喷嘴的旋流室结构进行改变,得到的模拟结果如下：将旋流室部分结构与喷嘴收缩段连接方式进行改变,随着连接角度的增大,喷嘴中心处的空气芯形状变化不大,但是喷嘴的出口速度有所减小,但是喷嘴的喷淋范围会有所增大。同时喷嘴出口处的液膜厚度先稍有增大而后减小,厚度范围在...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 喷嘴的分类与应用
    1.3 旋流喷嘴的研究现状
    1.4 本文的研究内容和研究路线
2 数值计算模型和方法
    2.1 基本理论
    2.2 流体控制方程
        2.2.1 质量守恒方程
        2.2.2 动量守恒方程
        2.2.3 能量守恒方程
    2.3 数值计算模型
        2.3.1 湍流模型
        2.3.2 多相流模型
    2.4 本章小结
3 液滴沿圆弧形外壁面流动的数值模拟
    3.1 物理模型
    3.2 数学模型
    3.3 数值方法
        3.3.1 网格划分
        3.3.2 定解条件设置
    3.4 模拟结果与分析
        3.4.1 液滴形态分析
        3.4.2 速度场分析
        3.4.3 液滴半径和初始速度对液滴脱落行为的影响
        3.4.4 Re数对液滴脱落行为的影响
        3.4.5 We数对液滴脱落行为的影响
        3.4.6 壁面曲率半径对液滴脱落行为的影响
        3.4.7 量纲分析法
    3.5 本章小结
4 旋流喷嘴的数值模拟
    4.1 数值模型的处理
        4.1.1 计算区域划分网格
        4.1.2 边界条件设置
        4.1.3 数值模型计算
    4.2 模拟结果分析
        4.2.1 喷嘴宏观流动特性
        4.2.2 喷嘴内部流场分析
        4.2.3 喷嘴出口处流场分析
    4.3 本章小结
5 喷嘴旋流室形状改变对流场的影响
    5.1 喷嘴旋流室形状部分改变
        5.1.1 气液两相分布
        5.1.2 速度场特性
        5.1.3 液膜厚度
    5.2 旋流室形状整体改变
        5.2.1 气液两相分布
        5.2.2 速度场特性
        5.2.3 液膜厚度
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3912995