發(fā)布時間：2020-10-25 19:13

　　 非牛頓流體霧化射流技術在航天航空領域,醫(yī)藥制造,食品制造等領域有廣泛的應用背景。對于霧化射流,以往研究大多集中于噴嘴外部流場且霧化介質為牛頓流體,對于非牛頓流體的氣液內混式噴嘴霧化射流外流場分布以及噴嘴內部結構對霧化結果的影響少有全局性研究。本文對噴嘴出口外部氣相及液相流型進行了實驗以及數(shù)值模擬分析,對氣液兩相流噴嘴內部混合腔進行了結構設計以及仿真不同結構內部流型予以驗證。研究主要內容為:首先針對非牛頓流體設計搭建實驗平臺,主要采用高速攝像機對噴嘴進行外部流型拍攝采集霧化噴嘴外部流場流型圖,采用熱線風速儀對噴嘴外部流場不同位置流速進行測量,采用PDA進行不同濃度黃原膠溶液的霧化粒徑測量實驗。其次利用實驗數(shù)據(jù)建立霧化模型,基于DPM模型對氣液兩相流噴嘴外場流型以及顆粒分布進行了數(shù)值模擬。模擬噴嘴外流場有無顆粒的氣體流場分布,將速度場和顆粒場仿真結果與實驗進行對比,并對非牛頓流體實驗結果產(chǎn)生的現(xiàn)象進行機理性分析。對氣泡霧化噴嘴內流場進行分析,氣泡霧化噴嘴內部流型對霧化效果有決定性影響�；贔LUENT中的VOF模型對不同結構的氣液內混式噴嘴的混合腔內氣液兩相流型進行數(shù)值模擬。仿真分析原有的混合腔結構和改變混合腔進氣口數(shù)量和的噴嘴近出口處直徑大小對氣液混合腔內氣液流型的影響;分析不同結構在不同氣液比條件下形成穩(wěn)定環(huán)流所需時間,比較得出霧化效果較好的氣液比條件和合理的混合腔結構。本文對非牛頓流體霧化射流內外部流場進行了實驗測量和數(shù)值分析,外流場研究表明粘彈性流體與水霧化產(chǎn)生的顆粒粒徑范圍為0.05-0.3m,變化趨勢均為距離噴嘴越遠的粒徑越大,而改變氣流量對粘彈性流體的影響作用明顯小于水;內流場研究得出優(yōu)化結構增加混合腔的進氣孔數(shù)量和縮小出口處直徑均有利于提高霧化質量。
【學位單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O373
【部分圖文】：

圖 2.1K-H 不穩(wěn)定性 圖 2.2 R-T 不穩(wěn)定性如圖 2.1 所示是典型的 Kelvin-Helmholtz 不穩(wěn)定性，簡稱為 K-H 不穩(wěn)定性-H 不穩(wěn)定性一般發(fā)生在氣液交界面上，當兩流體在運動過程中的速度、密發(fā)生變化時交界面之間成波紋粘性作用而引起的。海風吹過海平面形成的，其不穩(wěn)定性原理也是 K-H 不穩(wěn)定性；如圖 2.2 所示是典型的 Rayleigh-Tay穩(wěn)定性，簡稱為 K-H 不穩(wěn)定性。R-T 不穩(wěn)定性也是發(fā)生在兩流體的交界面上密度較小流體豎直方向上加速進入密度較大流體之中或是在重力場中較輕要支撐較重流體時，一般在受到水平作用力的接觸面之間產(chǎn)生 R-T 不穩(wěn)定性K-H 不穩(wěn)定性主要出現(xiàn)在噴嘴一次霧化的出口處連續(xù)液體的破碎，通常于氣液交界面上氣體和液體切向運動時液體的粘性力造成的。R-T 不穩(wěn)定析主要出現(xiàn)在二次霧模型分析中，由于液體顆粒在氣流中運動的慣性力較大種不同密度層交界面處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，此時的液滴加速方向和氣液交界常都是相互垂直的，隨之形成了 R-T 不穩(wěn)定性。.1.3 一次霧化

圖 2.1K-H 不穩(wěn)定性 圖 2.2 R-T 不穩(wěn)定性如圖 2.1 所示是典型的 Kelvin-Helmholtz 不穩(wěn)定性，簡稱為 K-H 不穩(wěn)定性-H 不穩(wěn)定性一般發(fā)生在氣液交界面上，當兩流體在運動過程中的速度、密發(fā)生變化時交界面之間成波紋粘性作用而引起的。海風吹過海平面形成的，其不穩(wěn)定性原理也是 K-H 不穩(wěn)定性；如圖 2.2 所示是典型的 Rayleigh-Tay穩(wěn)定性，簡稱為 K-H 不穩(wěn)定性。R-T 不穩(wěn)定性也是發(fā)生在兩流體的交界面上密度較小流體豎直方向上加速進入密度較大流體之中或是在重力場中較輕要支撐較重流體時，一般在受到水平作用力的接觸面之間產(chǎn)生 R-T 不穩(wěn)定性K-H 不穩(wěn)定性主要出現(xiàn)在噴嘴一次霧化的出口處連續(xù)液體的破碎，通常于氣液交界面上氣體和液體切向運動時液體的粘性力造成的。R-T 不穩(wěn)定析主要出現(xiàn)在二次霧模型分析中，由于液體顆粒在氣流中運動的慣性力較大種不同密度層交界面處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，此時的液滴加速方向和氣液交界常都是相互垂直的，隨之形成了 R-T 不穩(wěn)定性。.1.3 一次霧化

中國計量大學碩士學位論文破碎相流平孔式壓力噴嘴比較容易產(chǎn)生圓柱形液體射流。不同的入射的射流速度得到不同的破碎形態(tài)。對于平口壓力噴嘴噴嘴霧化射流1]。 等人對不同入射壓力進行霧化實驗，實驗結果表明隨著流速度柱破碎呈現(xiàn)明顯不同的幾個形態(tài)，因此將圓射流液柱的破碎形態(tài)瑞利型分裂、第一風生分裂、第二風生分裂和不完全霧化和完全，其中它們各自具有不同的破碎特征。如圖 2.3 所示，圖中給出了隨噴射速度的變化關系[4]。
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本文編號：2855846