湍流噴霧液滴蒸發(fā)與輸運(yùn)的LES-FDF數(shù)值模擬研究.pdf

1、湍流噴霧燃燒廣泛應(yīng)用于各種軍用和民用動(dòng)力裝置中，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等。在液體燃料燃燒過程中，液滴蒸發(fā)是其中的重要環(huán)節(jié)。從本質(zhì)上說，液體燃料燃燒過程是一個(gè)擴(kuò)散燃燒過程，燃燒速度比蒸發(fā)速度快，因此液滴蒸發(fā)的快慢直接影響燃燒的速度，對(duì)湍流噴霧液滴蒸發(fā)進(jìn)行研究有著十分重要的意義。
　　 本文基于大渦模擬(Large Eddy Simulation，LES)方法，將概率密度函數(shù)(Probability Density Functi

2、on，PDF)用于推導(dǎo)顆粒所見流場速度的輸運(yùn)方程，得到顆粒所見流場速度的濾波密度函數(shù)(Filtered Density Function，F(xiàn)DF)輸運(yùn)方程模型；采用修正的無限熱傳導(dǎo)液滴蒸發(fā)模型，考慮對(duì)流環(huán)境下傳質(zhì)、傳熱的不同特點(diǎn)。將以上方法結(jié)合，建立完整的數(shù)學(xué)模型。
　　 開發(fā)和調(diào)試了相應(yīng)的計(jì)算程序，將建立的LES-FDF模型用于突擴(kuò)通道內(nèi)湍流噴霧過程的數(shù)值模擬，對(duì)湍流噴霧液滴的運(yùn)動(dòng)和蒸發(fā)進(jìn)行研究。將計(jì)算得到的氣相湍流流場的速度

3、、溫度特性以及液滴的速度、直徑和溫度分布等結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，兩者符合較好。表明建立的LES-FDF模型可以有效且較準(zhǔn)確地描述氣液兩相湍流蒸發(fā)流場：基于大渦模擬的FDF模型可以很好地描述氣液兩相流中亞網(wǎng)格尺度渦與液滴顆粒的相間作用；考慮了亞網(wǎng)格尺度對(duì)流因素對(duì)傳質(zhì)、傳熱的影響條件下，采用無限熱傳導(dǎo)液滴蒸發(fā)模型可以較準(zhǔn)確地預(yù)測液滴的蒸發(fā)規(guī)律。
　　 液滴蒸發(fā)與周圍環(huán)境因素密切相關(guān)，本文分析了環(huán)境溫度和環(huán)境壓力這兩個(gè)重要因素對(duì)液