气泡雾化过程的数值模拟研究

发布时间：2017-05-09 18:11

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【摘要】：本文应用VOF(Volume of Fluid)界面流计算方法对液体射流破碎和气泡雾化过程开展相关的数值模拟研究。首先对低韦伯数和高韦伯数情况下的液体射流破碎过程进行了数值计算,并将计算结果与前人研究进行了对比分析。研究表明,低韦伯数情况下,气动力对液体射流破碎的影响很小,基本可以忽略,此时液体射流破碎是表面张力、粘性力和重力相互作用的结果；随着韦伯数的增加,气动力对液体射流破碎的影响逐渐变大,此时射流液柱表面的扰动和破碎与气动力息息相关,且随着入射速度的增加,发生表面扰动的射流液柱区域不仅仅局限于射流头部附近,更扩散到整个射流液柱。本文进一步对气泡雾化的过程进行数值模拟,考虑单气泡和多气泡两种情况,数值结果表明,在气泡总面积相等的前提下,多气泡情况下的雾化效果明显优于单气泡情况,多气泡工况下更容易发生二次雾化甚至多次雾化,且多气泡作用的液柱长度更长。气泡雾化不仅造成周围液体的破碎,而且造成的空气运动对破碎区域前段和后段射流液柱都造成影响,增加了表面扰动,导致该表面发生液滴脱落。
【关键词】：气泡雾化 液体雾化 VOF方法 数值模拟
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O35
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 什么是气泡雾化?10-19
• 1.2.1 液体雾化的机理10-13
• 1.2.2 气泡雾化的提出及机理13-15
• 1.2.3 气泡雾化的重要特征参数15-17
• 1.2.4 气泡雾化质量的影响因素17-19
• 1.3 气泡雾化的研究现状19-21
• 1.4 本文研究内容21-22
• 1.5 小结22-23
• 第2章 研究方法23-34
• 2.1 VOF方法简介23-25
• 2.2 物性参数设置25
• 2.3 控制方程25-27
• 2.3.1 质量守恒方程26
• 2.3.2 动量守恒方程26-27
• 2.4 运动界面重构方案27-32
• 2.5 表面张力模型32-33
• 2.6 小结33-34
• 第3章 液体射流破碎数值模拟34-48
• 3.1 问题描述与边界条件34-36
• 3.2 低韦伯数下射流破碎模拟结果36-43
• 3.2.1 韦伯数We=3.1液体射流模拟结果36-38
• 3.2.2 韦伯数We=16.2液体射流模拟结果38-40
• 3.2.3 算例对比40-43
• 3.3 高韦伯数下射流破碎模拟结果43-46
• 3.4 小结46-48
• 第4章 气泡雾化数值模拟48-61
• 4.1 问题描述与边界条件48-49
• 4.2 无气泡情况下液体雾化结果49-51
• 4.3 单气泡情况下液体雾化结果51-55
• 4.4 多气泡情况下液体雾化结果55-59
• 4.5 雾化效果对比分析59-60
• 4.6 小结60-61
• 第5章 总结与展望61-63
• 5.1 全文总结61-62
• 5.1.1 液体射流破碎的模拟结果总结61
• 5.1.2 气泡雾化过程数值模拟的结果总结61-62
• 5.2 进一步研究展望62-63
• 参考文献63-66
• 作者简历66

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本文编号：353046