高压环境下含能液体喷射雾化特性及其影响因素分析
发布时间：2021-11-22 15:54
液体发射药主要运用于液体随行装药火炮、液体发射药火炮之中,其作用主要是通过液体发射药燃烧产生火药气体为弹丸提供推力。而液体发射药的雾化燃烧及其稳定性,对保证液体发射药火炮、液体随行装药火炮内弹道性能至关重要。因此,本文对环形、圆柱形两种喷嘴结构在高压环境中,含能液体的喷射雾化特性进行了数值模拟,研究了不同环境压力、不同喷嘴结构和喷嘴尺寸对喷射雾化的影响。基于某高压下液体射流破碎雾化特性实验研究,建立了一种二维非稳态气液两相流模型。采用欧拉法,结合k-ε湍流双向模型及流体流动基本方程等,模拟了喷嘴结构、喷嘴尺寸、环境压力不同时,液体射流在喷雾场中发展的过程,并分析了不同嘴结构、喷嘴尺寸、环境压力下液体射流内部结构、射流破碎点及聚合点的变化规律。基于某含能液体喷射雾化特性的实验研究,采用FLUENT离散相DPM模型建立了一种二维非稳态模型。其中,液滴的粒径及其粒径分布由Rosin-Rammler粒径分布函数表示,液体破碎模型为WAVE模型。模型采用拉格朗日粒子追踪法,模拟了不同喷射压力以及环境压力下,环形含能液体射流雾化特性,并分析了不同喷射压力以及环境压力下,液滴索特平均直径以及轴向液滴...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１液体射流喷射系统??１．胆液室；２燃烧室！?３观察室；４差动活塞；５喷口；??
２液体射流喷射模型及数值模拟方法?硕±学位论文??２．义１模型建立与网格划分??本文某高压下液体射流破碎雾化特性实验研究为基础，建立了环形喷嘴、圆柱形??喷嘴喷射二维几何模型，结构如图２．３所示，尺寸与实验相同，环形间隙为化４ｍｍ，圆??柱形喷嘴直径为４ｍｍ，观察室长为１２０ｍｍ。使用四边形结构网格对几何模型进行网格??划分，并对喷曰处进行了网格加密处理，具体网格模型如图２．４所示。??察室??
硕±学位论文??和表面形状的不同。??图３．１４、图３．１５分别为环形液体射流长度随时间变化和环形液体射流聚合点随时间??变化曲线。由图３．１４可看出，其他条件相同时，在时间ｆ?＝?〇．２２ｍｓ时，环境压力??Ａ＝ｌＭＰａ的射流发展长度较环境压为Ａ＝４ＭＰａ、Ａ＝８ＭＰａ的射流发展长度短，但环??境压力越大，液体射流长度增长越慢，到ｆ?＝?〇．５２ｍｓ，环境压力Ａ＝ｌＭＰａ的射流发展长??＊?一＇??度就比环境压力Ａ＝４ＭＰａ、Ａ＝８ＭＰａ的射流发展长度长。根据动量微分方程??声－可知，在其他条件相同时，压力越大，速度降低越快，因此，环境压力??ｄｆ??越大，射流増长速度越慢。由图３．１５可！＾看出，其他条件相同时，环境压力越大，射流??聚合越快。ｆ?＝?＾５２ｍｓ，环境压力＆＝４＾＞３、巧＝８１＾１？３下射流己经聚合，而环境压力??Ａ＝ｌＭＰａ下射流在化７２ｍｓ才聚合。由图３．１５还能看出，射流聚合成圆柱形射流，但??圆柱形射流并不是完全为酒精液体
【参考文献】：
期刊论文
[1]HAN基液体推进剂单滴无弧点火过程的数值模拟[J]. 刘焜,余永刚,倪彬. 含能材料. 2014(02)
[2]撞击式射流速度特性及液滴粒度特性的试验[J]. 伊吉明,白富强,常青,杜青. 内燃机学报. 2013(06)
[3]基于液体随行装药的高初速火炮内弹道理论研究[J]. 邹华,陆欣,周彦煌. 弹道学报. 2013(03)
[4]对撞喷嘴喷雾场周向分布特性的实验研究[J]. 赵娜,余永刚,陆欣,李善德. 弹道学报. 2013(03)
[5]离心式喷嘴在小尺度受限空间雾化特性的实验研究[J]. 赵娜,余永刚. 推进技术. 2013(07)
[6]HAN基液体发射药高压热物理性质的估算[J]. 潘玉竹,余永刚,周彦煌,陆欣. 火炸药学报. 2012(04)
[7]T型管流场混合多相流与欧拉多相流模型的数值研究[J]. 蒙伟安,穆塔里夫·阿赫迈德,严荣波. 机械设计与制造. 2012(02)
[8]基于VOF方法分析离心式喷嘴结构参数对性能影响[J]. 刘娟,孙明波,李清廉,王振国. 航空动力学报. 2011(12)
[9]一种中空离心式喷嘴流场特性的研究[J]. 邱庆刚,刘丽娜,尹晓奇. 热能动力工程. 2011(05)
[10]T型撞击流混合器内流动特性的PIV研究[J]. 王端,李志鹏,高正明,黄家琪. 过程工程学报. 2010(04)
博士论文
[1]多级旋流空气雾化喷嘴雾化特性及光学测试方法研究[D]. 刘存喜.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2012
[2]再生式液体发射药火炮喷雾燃烧理论及数值模拟研究[D]. 刘宁.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]再生式液体炮内弹道优化设计及数值模拟[D]. 鞠晓滢.南京理工大学 2013
[2]液体随行装药喷射雾化与燃烧数值模拟及分析[D]. 王春磊.南京理工大学 2012
[3]含能液体喷射雾化特性的实验与理论研究[D]. 刘俊.南京理工大学 2003
本文编号：3512014
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１液体射流喷射系统??１．胆液室；２燃烧室！?３观察室；４差动活塞；５喷口；??
２液体射流喷射模型及数值模拟方法?硕±学位论文??２．义１模型建立与网格划分??本文某高压下液体射流破碎雾化特性实验研究为基础，建立了环形喷嘴、圆柱形??喷嘴喷射二维几何模型，结构如图２．３所示，尺寸与实验相同，环形间隙为化４ｍｍ，圆??柱形喷嘴直径为４ｍｍ，观察室长为１２０ｍｍ。使用四边形结构网格对几何模型进行网格??划分，并对喷曰处进行了网格加密处理，具体网格模型如图２．４所示。??察室??
硕±学位论文??和表面形状的不同。??图３．１４、图３．１５分别为环形液体射流长度随时间变化和环形液体射流聚合点随时间??变化曲线。由图３．１４可看出，其他条件相同时，在时间ｆ?＝?〇．２２ｍｓ时，环境压力??Ａ＝ｌＭＰａ的射流发展长度较环境压为Ａ＝４ＭＰａ、Ａ＝８ＭＰａ的射流发展长度短，但环??境压力越大，液体射流长度增长越慢，到ｆ?＝?〇．５２ｍｓ，环境压力Ａ＝ｌＭＰａ的射流发展长??＊?一＇??度就比环境压力Ａ＝４ＭＰａ、Ａ＝８ＭＰａ的射流发展长度长。根据动量微分方程??声－可知，在其他条件相同时，压力越大，速度降低越快，因此，环境压力??ｄｆ??越大，射流増长速度越慢。由图３．１５可！＾看出，其他条件相同时，环境压力越大，射流??聚合越快。ｆ?＝?＾５２ｍｓ，环境压力＆＝４＾＞３、巧＝８１＾１？３下射流己经聚合，而环境压力??Ａ＝ｌＭＰａ下射流在化７２ｍｓ才聚合。由图３．１５还能看出，射流聚合成圆柱形射流，但??圆柱形射流并不是完全为酒精液体
【参考文献】：
期刊论文
[1]HAN基液体推进剂单滴无弧点火过程的数值模拟[J]. 刘焜,余永刚,倪彬. 含能材料. 2014(02)
[2]撞击式射流速度特性及液滴粒度特性的试验[J]. 伊吉明,白富强,常青,杜青. 内燃机学报. 2013(06)
[3]基于液体随行装药的高初速火炮内弹道理论研究[J]. 邹华,陆欣,周彦煌. 弹道学报. 2013(03)
[4]对撞喷嘴喷雾场周向分布特性的实验研究[J]. 赵娜,余永刚,陆欣,李善德. 弹道学报. 2013(03)
[5]离心式喷嘴在小尺度受限空间雾化特性的实验研究[J]. 赵娜,余永刚. 推进技术. 2013(07)
[6]HAN基液体发射药高压热物理性质的估算[J]. 潘玉竹,余永刚,周彦煌,陆欣. 火炸药学报. 2012(04)
[7]T型管流场混合多相流与欧拉多相流模型的数值研究[J]. 蒙伟安,穆塔里夫·阿赫迈德,严荣波. 机械设计与制造. 2012(02)
[8]基于VOF方法分析离心式喷嘴结构参数对性能影响[J]. 刘娟,孙明波,李清廉,王振国. 航空动力学报. 2011(12)
[9]一种中空离心式喷嘴流场特性的研究[J]. 邱庆刚,刘丽娜,尹晓奇. 热能动力工程. 2011(05)
[10]T型撞击流混合器内流动特性的PIV研究[J]. 王端,李志鹏,高正明,黄家琪. 过程工程学报. 2010(04)
博士论文
[1]多级旋流空气雾化喷嘴雾化特性及光学测试方法研究[D]. 刘存喜.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2012
[2]再生式液体发射药火炮喷雾燃烧理论及数值模拟研究[D]. 刘宁.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]再生式液体炮内弹道优化设计及数值模拟[D]. 鞠晓滢.南京理工大学 2013
[2]液体随行装药喷射雾化与燃烧数值模拟及分析[D]. 王春磊.南京理工大学 2012
[3]含能液体喷射雾化特性的实验与理论研究[D]. 刘俊.南京理工大学 2003
本文编号：3512014
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