基于修正空化模型的自激振蕩脈沖霧化噴嘴參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、自激振蕩脈沖霧化噴嘴在不增大外界動(dòng)力消耗下能有效獲取高速實(shí)心錐狀射流均勻噴霧，從而可將該噴嘴用于霧化這個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。近嘴區(qū)射流初次霧化效果直接影響最終的噴霧質(zhì)量，而該噴嘴出口的湍流擾動(dòng)和空穴作用兩因素是射流初次霧化的主要誘因，本文擬通過(guò)優(yōu)化噴嘴參數(shù)來(lái)改善此兩因素以獲得較好的初次霧化質(zhì)量。目前對(duì)自激振蕩脈沖霧化噴嘴的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬手段，這些方法需要大量的時(shí)間和成本，并且由于取樣數(shù)據(jù)較少往往得到的并非是最優(yōu)噴嘴結(jié)構(gòu)。基于此

2、，本文提出了一種基于數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)和CFD(計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))的噴嘴參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以達(dá)到優(yōu)化近嘴區(qū)射流初次霧化質(zhì)量目的。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)為提高通過(guò)數(shù)值模擬所采集用于多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)精度，根據(jù)自激振蕩脈沖霧化噴嘴中空化機(jī)理，提出了一種考慮了剪切應(yīng)力和由湍動(dòng)能產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)對(duì)空化初生影響的修正空化模型。
　　(2)通過(guò)對(duì)一個(gè)脈動(dòng)周期內(nèi)汽相體積分?jǐn)?shù)云圖進(jìn)行分析，并將不同入口壓力和腔徑條件下的噴嘴出

3、口壓力峰值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，來(lái)驗(yàn)證修正空化模型的正確性。進(jìn)一步對(duì)剪切應(yīng)力和由湍動(dòng)能產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)對(duì)空化的影響以及不同噴嘴參數(shù)下這兩個(gè)因素對(duì)空化發(fā)生強(qiáng)弱程度的影響和空化初生能力進(jìn)行了研究和分析。
　　(3)采用中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過(guò)響應(yīng)面法建立自激振蕩脈沖霧化噴嘴近嘴區(qū)初次霧化的近似數(shù)學(xué)模型。結(jié)合NSGA-Ⅱ遺傳算法和灰色理論進(jìn)行噴嘴參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)以獲得最優(yōu)初次霧化質(zhì)量，并對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行研究分析來(lái)驗(yàn)證該多目