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超临界环境下燃料液滴蒸发过程的计算研究 被引量:18
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作者 李云清 何鹏 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期55-61,共7页
建立了研究燃料液滴在超临界环境下蒸发的计算模型,并对液滴的蒸发过程进行了编程计算。模型基于气液两相的守恒方程,并详细考虑了液滴表面的气液相平衡。模型采用了Peng-Rob inson(PR)状态方程。计算结果表明:超临界压力下,液滴周围气... 建立了研究燃料液滴在超临界环境下蒸发的计算模型,并对液滴的蒸发过程进行了编程计算。模型基于气液两相的守恒方程,并详细考虑了液滴表面的气液相平衡。模型采用了Peng-Rob inson(PR)状态方程。计算结果表明:超临界压力下,液滴周围气体在液相中的溶解很明显。燃料液滴只有在强超临界环境中蒸发时,液滴表面才能发生由亚临界状态到超临界状态的迁移;而在弱超临界环境中蒸发时,液滴表面不会发生迁移。随着环境压力的升高,液滴寿命先是下降然后升高;而当环境温度升高时,液滴寿命不断下降。 展开更多
关键词 超临界环境 燃料液滴 蒸发
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状态方程对高温高压条件下燃料液滴蒸发计算的影响 被引量:15
2
作者 李云清 王宏楠 王德福 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期344-351,共8页
以实际气体状态方程为基础,建立了单个液滴的高压蒸发模型和数值计算方法,并对庚烷液滴在氮气中的蒸发过程进行了模拟计算。重点研究了RK、SRK、PR三种状态方程对高温高压条件下燃料液滴蒸发计算的影响。结果表明,PR方程在气液相平衡、... 以实际气体状态方程为基础,建立了单个液滴的高压蒸发模型和数值计算方法,并对庚烷液滴在氮气中的蒸发过程进行了模拟计算。重点研究了RK、SRK、PR三种状态方程对高温高压条件下燃料液滴蒸发计算的影响。结果表明,PR方程在气液相平衡、热物性参数以及液滴直径变化历程的计算上都与试验数据有很好的一致性;SRK方程在气液相平衡、二元混合物临界点以及庚烷相变焓的计算上与PR方程的计算结果十分接近,但在热物性参数和液滴蒸发寿命的计算上相比于PR方程的计算结果偏小;RK方程的计算结果与SRK方程和PR方程相比均存在较大偏差。因此,对于建立单个液滴高压蒸发模型而言,PR方程的精度最高,SRK方程次之,RK方程的精度最差。 展开更多
关键词 燃料液滴 蒸发 高温高压 状态方程 数值模拟
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亚临界和超临界压力下燃料液滴的蒸发特性 被引量:12
3
作者 李云清 王宏楠 陈威 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期287-294,共8页
以实际气体状态方程为基础,建立了适用于高压下的导热系数、扩散系数等物性参数的计算方法,并将高压汽液相平衡、混合物临界点以及蒸发焓的概念引入到液滴表面的传热传质过程中,以此为基础建立了单个燃料液滴的高压蒸发模型.研究了亚临... 以实际气体状态方程为基础,建立了适用于高压下的导热系数、扩散系数等物性参数的计算方法,并将高压汽液相平衡、混合物临界点以及蒸发焓的概念引入到液滴表面的传热传质过程中,以此为基础建立了单个燃料液滴的高压蒸发模型.研究了亚临界和超临界压力下壬烷液滴在氮气中的蒸发过程及其物理控制因素,重点探讨了超临界压力下液滴蒸发过程中液滴表面自亚临界状态向超临界状态的迁移过程及迁移条件.结果表明,在亚临界压力下,液滴蒸发始终受相变控制.在超临界压力下,当液滴表面由燃料和环境气体组成的混合物达到其临界点时,液滴表面将发生自亚临界状态向超临界状态的迁移.在液滴表面迁移之后,液滴表面消失,燃料自高浓度的燃料核心向远方场的扩散过程不受相变控制.另外,随着环境温度的升高液滴表面发生迁移所需的最低环境压力逐渐降低. 展开更多
关键词 燃料液滴 蒸发模型 亚临界压力 超临界压力
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非等温液滴蒸发燃烧的传热传质特性 被引量:9
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作者 孙凤贤 夏新林 +1 位作者 沈淳 李磊 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1403-1406,共4页
对无重力、相对静止热环境中碳氢燃料单液滴的蒸发燃烧过程,建立了非等温液滴蒸发-火焰面燃烧耦合模型。考虑了液滴内导热、液滴表面蒸发、火焰面化学反应以及气相区对流传热传质的瞬态耦合作用。将整个耦合系统分解为液滴、火焰面内气... 对无重力、相对静止热环境中碳氢燃料单液滴的蒸发燃烧过程,建立了非等温液滴蒸发-火焰面燃烧耦合模型。考虑了液滴内导热、液滴表面蒸发、火焰面化学反应以及气相区对流传热传质的瞬态耦合作用。将整个耦合系统分解为液滴、火焰面内气相区、火焰面外气相区三个相对独立的计算域,采用固定计算域法与随动坐标系,结合耦合界面条件,进行数值求解。分析了液滴蒸发燃烧过程中的传热传质特性以及环境压力的影响。结果表明,液滴蒸发与燃烧强烈耦合,过程后期的蒸发和火焰面动态特性与初期明显不同。 展开更多
关键词 燃料液滴 蒸发 燃烧 传热传质
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单滴燃料高压着火与燃烧特性的试验研究 被引量:4
5
作者 马志豪 贾义 +3 位作者 李智博 朱宇东 陈占耀 胡二江 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期95-101,155,共8页
采用挂滴法对正常重力条件下正十七烷液滴的高压着火与燃烧现象进行了试验研究,采用嵌入液滴内部的热电偶和高速相机分别记录了液滴温度变化和液滴发展情形。试验结果表明:随着环境压力的提高,液滴着火区域减小且靠近液滴表面,燃烧火焰... 采用挂滴法对正常重力条件下正十七烷液滴的高压着火与燃烧现象进行了试验研究,采用嵌入液滴内部的热电偶和高速相机分别记录了液滴温度变化和液滴发展情形。试验结果表明:随着环境压力的提高,液滴着火区域减小且靠近液滴表面,燃烧火焰中碳烟的生成增多,火焰宽度减小;在亚临界压力下液滴温度曲线在着火时突变,之后会维持一段较为平坦的过程,而在超临界压力下液滴温度曲线斜率较大,液滴界面温度超过了燃料临界温度;环境压力小于0.6倍临界压力时,液滴着火温度随着压力的提高迅速升高且在临界压力附近温升停止,而环境压力大于1.2倍临界压力时,液滴着火温度随着压力的提高继续升高;亚临界压力下液滴燃烧时间随着环境压力的提高迅速缩短,此时相平衡控制着液滴燃烧速率,而超临界压力下液滴燃烧时间不再继续缩短且趋于稳定,此时液滴已不存在相变过程,扩散系数开始影响燃烧速率。该结果可为高压环境中发动机着火及燃料燃烧特性研究提供参考。 展开更多
关键词 燃料液滴 燃烧 超临界 液滴温度
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基于改进TAB模型的液滴变形破碎动力学研究 被引量:2
6
作者 卞迁 孙凤贤 《节能技术》 CAS 2022年第4期305-309,320,共6页
为研究单个液滴在高温气流中的变形破碎过程,以正十二烷液滴为例,建立了考虑对流、辐射耦合加热对液滴物性和气流热物性变化的改进泰勒类比破碎(TAB)模型,编制了计算程序。在与文献结果对比验证的基础上,数值模拟了高温环境中液滴变形... 为研究单个液滴在高温气流中的变形破碎过程,以正十二烷液滴为例,建立了考虑对流、辐射耦合加热对液滴物性和气流热物性变化的改进泰勒类比破碎(TAB)模型,编制了计算程序。在与文献结果对比验证的基础上,数值模拟了高温环境中液滴变形破碎过程,得到了不同环境因素下液滴表面温度和无量纲直径的变化规律。研究结果表明:考虑液滴升温所预测的液滴变形明显加快;在较高辐射源温度下,辐射加热对液滴表面温度和变形的影响较小;随着气液相对速度加快,对流换热系数增大,液滴温升对液滴变形的促进作用增强。 展开更多
关键词 燃料液滴 液滴动力学 TAB模型 变形破碎 热环境
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燃油液滴蒸发的一维导热模型与压力效应 被引量:3
7
作者 孙凤贤 丁继贤 王银燕 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2161-2163,共3页
考虑液滴内一维瞬态导热以及液滴、气流热物性随温度与组分的变化,建立了对流热环境中燃油液滴的蒸发计算模型。以柴油液滴为例,通过数值模拟,分析了蒸发过程中液滴内部的瞬态热响应,考察了不同条件下的环境压力效应。结果表明,对流蒸... 考虑液滴内一维瞬态导热以及液滴、气流热物性随温度与组分的变化,建立了对流热环境中燃油液滴的蒸发计算模型。以柴油液滴为例,通过数值模拟,分析了蒸发过程中液滴内部的瞬态热响应,考察了不同条件下的环境压力效应。结果表明,对流蒸发过程中,燃油液滴内部温度梯度很大,导热作用明显;在温度不同的气流环境中,环境压力效应存在非单调性;压力效应发生转捩的气流温度与液滴初始粒径和气流速度相关。 展开更多
关键词 蒸发 燃油液滴 导热 压力效应
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涡流室式柴油机燃油蒸发过程的三维数值模拟 被引量:1
8
作者 夏兴兰 董刚 李德桃 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 1999年第4期337-344,共8页
 建立了高温高压条件下的油滴蒸发模型,并在不同的工质压力和温度下对模型进行了验证,模型计算结果和实验结果吻合良好。将此油滴蒸发模型和油膜蒸发模型相结合,应用到涡流室式柴油机的燃油蒸发过程中,通过三维数值模拟计算,研究...  建立了高温高压条件下的油滴蒸发模型,并在不同的工质压力和温度下对模型进行了验证,模型计算结果和实验结果吻合良好。将此油滴蒸发模型和油膜蒸发模型相结合,应用到涡流室式柴油机的燃油蒸发过程中,通过三维数值模拟计算,研究了燃油蒸发过程中燃料蒸气浓度和工质温度场的变化历程以及燃油蒸发对涡流室平均温度和平均压力的影响。 展开更多
关键词 柴油机 涡流室 油滴 蒸发 数值模拟 燃油蒸发
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来流温度振荡对液滴燃烧释热特性的影响
9
作者 冯伟 郑刚 聂万胜 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1136-1141,共6页
液滴蒸发、燃烧过程均对温度变化较为敏感,为了获得液滴燃烧释热过程对于温度振荡的响应特性,对庚烷液滴气液两相燃烧问题进行了数值模拟。主要分析了来流温度振荡频率分别为2k Hz,5k Hz和10k Hz,温度振荡幅值分别为5%,10%和15%时,液滴... 液滴蒸发、燃烧过程均对温度变化较为敏感,为了获得液滴燃烧释热过程对于温度振荡的响应特性,对庚烷液滴气液两相燃烧问题进行了数值模拟。主要分析了来流温度振荡频率分别为2k Hz,5k Hz和10k Hz,温度振荡幅值分别为5%,10%和15%时,液滴燃烧过程中释热速率振荡幅值及相位差变化规律,同时考察了液滴直径变化产生的影响。结果表明,释热速率振荡幅值随着来流温度振荡频率和振荡幅值的增加而大幅升高;释热速率波动与来流温度振荡之间的相位差受温度振荡频率影响较大;改变液滴直径可以有效控制释热响应特性,相同工况下,减小液滴直径会使得释热振荡幅值显著降低;由于温度振荡与液滴的蒸发和释热之间的相互影响,使得在部分工况下液滴燃烧释热响应特性出现了显著的非线性特征。 展开更多
关键词 燃料液滴 温度振荡 动态响应 热释放速率 相位差
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燃料液滴对流燃烧现象研究
10
作者 魏衍举 邓胜才 +4 位作者 张洁 张亚杰 杨亚晶 刘圣华 杨朝辉 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期112-120,共9页
本文搭建了液滴对流燃烧实验平台,利用飞滴法进行燃料液滴对流燃烧实验,得到液滴燃烧的火焰结构图像和不同火焰阶段火焰与液滴的距离,同时还对蒸气爆发现象进行了探究,阐明了单次蒸气爆发与连续蒸气爆发的产生机理。研究结果表明:随着... 本文搭建了液滴对流燃烧实验平台,利用飞滴法进行燃料液滴对流燃烧实验,得到液滴燃烧的火焰结构图像和不同火焰阶段火焰与液滴的距离,同时还对蒸气爆发现象进行了探究,阐明了单次蒸气爆发与连续蒸气爆发的产生机理。研究结果表明:随着液滴速度的增大,液滴燃烧的火焰结构从全包火焰转变成边界层火焰,边界层火焰形成后会产生2种类型的转变:边界层火焰不稳定熄灭和边界层火焰转变成倒锥形火焰;在形成边界层火焰前,所有工况下液滴的火焰结构转变点基本相同;蒸气爆发现象是由火焰接触液滴引起的,火焰接触液滴后液滴温度突然升高,短时间内液滴大量蒸发,进而形成蒸气爆发燃烧;连续蒸气爆发的频率与液滴绕流卡门涡街频率相当,连续蒸气爆发的产生主要受液滴绕流卡门涡街效应的影响。 展开更多
关键词 燃料液滴 对流燃烧 火焰 蒸气爆发
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一种离心甩油盘雾化性能的试验 被引量:11
11
作者 熊纯 宋双文 +2 位作者 陈剑 李志 李文高 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1517-1522,共6页
在离心甩油盘性能试验器上对一种离心甩油盘雾化性能进行了较详细的试验研究,用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)测量了不同转速下甩油盘的燃油雾化粒度索太尔平均直径(SMD)、雾化锥角等性能参数.试验结果表明:在试验转速范围内,随甩油盘转... 在离心甩油盘性能试验器上对一种离心甩油盘雾化性能进行了较详细的试验研究,用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)测量了不同转速下甩油盘的燃油雾化粒度索太尔平均直径(SMD)、雾化锥角等性能参数.试验结果表明:在试验转速范围内,随甩油盘转速增大,甩油盘雾化锥角α逐渐减少;随甩油盘转速增大,雾化粒度SMD值逐渐减少,当甩油盘转速大于25 000r/min时,燃油的SMD值基本保持不变;在同一甩油盘转速下,燃油的SMD值随离甩油盘喷油孔距离的增大而增大. 展开更多
关键词 折流燃烧室 离心甩油盘 相位多普勒粒子分析仪(PDPA) 雾化粒度 雾化锥角
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涡流室式柴油机油滴破碎和喷雾碰壁的三维数值模拟 被引量:3
12
作者 夏兴兰 李德桃 +1 位作者 董刚 吴志新 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期317-322,共6页
根据不稳定性理论,将燃烧室中油滴破碎过程分为KH不稳定破碎和RT不稳定破碎;根据Weber数将喷雾碰壁过程分为粘附、反弹粘附和飞溅附壁射流3 种模式,建立了油滴破碎和喷雾碰壁的数学模型。根据油滴破碎模型计算所得的... 根据不稳定性理论,将燃烧室中油滴破碎过程分为KH不稳定破碎和RT不稳定破碎;根据Weber数将喷雾碰壁过程分为粘附、反弹粘附和飞溅附壁射流3 种模式,建立了油滴破碎和喷雾碰壁的数学模型。根据油滴破碎模型计算所得的喷雾贯穿距离和SMD值同试验结果相一致,喷雾碰壁模型计算所得的油滴位置图形与高速摄影结果相一致。将已被试验验证后的模型应用于涡流室式柴油机中, 计算了涡流室内喷雾的发展过程,计算结果与高速摄影结果吻合良好。 展开更多
关键词 涡流室 柴油机 油滴破碎 喷雾碰壁 数值模拟
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发动机爆震室气液两相爆轰性质 被引量:1
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作者 王晨辰 翁培奋 +2 位作者 丁珏 李家骅 陈永杰 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期402-411,共10页
利用爆轰波产生周期性冲量是脉冲爆震发动机推进系统的关键.建立非定常两相爆轰的Eulerian-Lagrangian模型,以正庚烷液体燃料为例,采取高分辨率的MUSCL(monotonic upwind scheme for conservation law)格式,针对发动机爆震室气液两相爆... 利用爆轰波产生周期性冲量是脉冲爆震发动机推进系统的关键.建立非定常两相爆轰的Eulerian-Lagrangian模型,以正庚烷液体燃料为例,采取高分辨率的MUSCL(monotonic upwind scheme for conservation law)格式,针对发动机爆震室气液两相爆轰的热力、动力学性质展开数值研究,计算所得的爆轰波压力与实验结果较为一致,且基于较小粒径的燃料液滴(25μm),计算爆轰波C-J(Chapman-Jouguet)状态对应的爆轰参数与理论值接近,验证了建立的模型和研究方法是正确的.同时,讨论爆轰管内燃料液滴粒径对爆轰波参数的影响.结果显示,在均匀预混时,液滴破碎蒸发域宽度仅与燃料初始粒径有关.随着燃料初始粒径的增大,液滴破碎蒸发域宽度增加,且两者存在线性关系.同时,当燃料初始粒径从25μm增大至100μm,爆轰波反应区宽度增大了240%,而爆轰的压力峰值从7.08 MPa降低至5.14 MPa. 展开更多
关键词 两相爆轰 爆轰反应区 燃料液滴的粒径 欧拉–拉格朗日模型
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Simulation of the mixing process in FCIs with hydrodynamic fragmentation model
14
作者 LIN Qian CAO Xuewu 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE CAS CSCD 2007年第4期242-246,共5页
Fuel Coolant Interactions (FCIs) are important issues in nuclear reactor severe accident analysis. In FCIs, fragmentation model of molten droplets is a key factor to estimate degree of possible damage. In this paper, ... Fuel Coolant Interactions (FCIs) are important issues in nuclear reactor severe accident analysis. In FCIs, fragmentation model of molten droplets is a key factor to estimate degree of possible damage. In this paper, the mixing process in FCIs is studied by the simulation of MIXA experiment with hydrodynamic fragmentation model. The result shows that hydrodynamic fragmentation model underestimates the fragmentation rate of high temperature molten droplets under the condition of low Weber numbers. It is concluded that models based on thermal fragmentation mechanism should be adopted to analyze the FCI process and its consequence. 展开更多
关键词 核反应堆 燃料冷冻作用 事故 燃料熔化
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制备致密UO_2微球的全胶凝方法 被引量:16
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作者 徐志昌 张萍 +3 位作者 唐亚平 张富宏 秦长生 刘家祥 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 1994年第1期50-57,7,共8页
为了制备高温气冷反应堆用燃料芯核,致密UO_2微球,研究了一种新的溶胶-凝胶工艺.该流程具有经典的溶胶-凝胶工艺的优点,但克服了它们的缺点.已经知道,合理的配方设计和良好的干燥条件是克服破裂困难的关键因素.影响胶滴尺寸及其分布的... 为了制备高温气冷反应堆用燃料芯核,致密UO_2微球,研究了一种新的溶胶-凝胶工艺.该流程具有经典的溶胶-凝胶工艺的优点,但克服了它们的缺点.已经知道,合理的配方设计和良好的干燥条件是克服破裂困难的关键因素.影响胶滴尺寸及其分布的控制因素是:极限流量、几何因子、物理因子和振动因子.微球干燥和焙烧参数的优化是依据热分析曲线来确定的.用SEM方法观察了热处理过程中的微观结构的变化.观察了真空烧结的重结晶现象.观察了UO_2·nH_2O的化学气相沉积.结果表明:晶粒大小随烧结温度增加而增加.本工艺适合于制备500μm直径的微球.其产率为90%.球度优于1.08.球径范围为470-530μm.1400-1450℃真空条件下的烧结密度范围为10.71-10.76 g/cm^3. 展开更多
关键词 全胶凝 工艺 燃料球 二氧化铀
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射弹打击下油箱燃油泄露研究
16
作者 蔡海亮 宋笔锋 裴扬 《机电一体化》 2013年第2期42-46,58,共6页
为了确定射弹击穿飞机油箱后附近干舱的引燃和燃烧,需要对燃油通过穿孔泄露过程中燃油的泄露质量及雾化液滴的数目和尺寸进行定量计算分析。该文建立了用于模拟高速射弹击穿油箱后燃油泄露过程的解析模型,给出了燃油初始泄露速度的定量... 为了确定射弹击穿飞机油箱后附近干舱的引燃和燃烧,需要对燃油通过穿孔泄露过程中燃油的泄露质量及雾化液滴的数目和尺寸进行定量计算分析。该文建立了用于模拟高速射弹击穿油箱后燃油泄露过程的解析模型,给出了燃油初始泄露速度的定量计算方法,利用最大熵原理和质量守恒定律,推出了弹丸撞击条件下泄露燃油液滴尺寸数目分布函数和索特尔平均直径SMD的计算公式,并采用Harmon液滴索特尔平均直径经验计算公式定量计算泄露燃油的平均直径。研究结果表明燃油的初始泄露速度随射弹速度的增加而呈线性增加,液滴索特尔平均直径随穿孔直径的增加而增加,随射弹速度的增加而呈线性减小。研究结果为下一步进行油箱附近于舱引燃和燃烧提供理论基础。 展开更多
关键词 射弹 油箱 燃烧 液滴 索特尔平均直径
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