超聲速氣流中煤油橫向噴注霧化的計(jì)算研究.pdf

1、燃料霧化對(duì)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有重要影響，霧化的好壞直接影響超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。超聲速氣流中燃料霧化的時(shí)間短、液霧濃密且流場(chǎng)中存在激波等現(xiàn)象，給實(shí)驗(yàn)測(cè)量帶來(lái)很大困難。借助數(shù)值研究手段，可以得到流場(chǎng)中液滴的直徑、速度及展向分布等信息，能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)及發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)提供參考。因此，有必要利用數(shù)值方法對(duì)超聲速氣流中燃料的橫向噴注霧化進(jìn)行研究。
　　目前，相關(guān)研究中多采用KH/RT破碎模型，該模型為KH和RT破碎模型的耦合模型。其中，傳統(tǒng)K

2、H破碎模型依據(jù)的是Reitz于1987年提出的粘性圓柱射流色散方程。Reitz在推導(dǎo)色散方程的過(guò)程中，對(duì)流體動(dòng)力學(xué)邊界條件進(jìn)行了簡(jiǎn)化，該簡(jiǎn)化將影響KH破碎模型的計(jì)算效果。本文依據(jù)Li于1995年提出的更完整的粘性圓柱射流色散方程，對(duì)傳統(tǒng)的KH破碎模型進(jìn)行了改進(jìn)。
　　首先，對(duì) Li的色散方程求數(shù)值解，研究了氣液密度比、液體韋伯?dāng)?shù)和奧尼佐格數(shù)對(duì)最大波增長(zhǎng)率和支配波數(shù)的影響。結(jié)果表明，氣液密度比和液體韋伯?dāng)?shù)越大，最大波增長(zhǎng)率和支配波數(shù)

3、越大，液體越容易破碎；奧尼佐格數(shù)越大，最大波增長(zhǎng)率和支配波數(shù)越小，液體越不容易破碎。
　　然后，依據(jù)不同無(wú)量綱數(shù)下的最大波增長(zhǎng)率和支配波長(zhǎng)，得到了改進(jìn)的KH破碎模型，該模型的適用范圍比傳統(tǒng)模型廣。將RT破碎模型與改進(jìn)的KH破碎模型耦合，以開(kāi)源計(jì)算流體力學(xué)程序 OpenFOAM為平臺(tái)，對(duì)超聲速氣流中水的橫向噴注霧化進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)的KH破碎模型優(yōu)于傳統(tǒng)模型。
　　在上述工作的基礎(chǔ)上，對(duì)超聲速氣流中煤油