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雾化过程的一种Euler-Lagrangian耦合算法(英文) 被引量:5
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作者 刘昌波 雷凡培 周立新 《火箭推进》 CAS 2015年第2期21-32,共12页
对雾化过程的直接数值模拟需要巨大的计算资源和时间,而工程中的简化模型则经常会给出错误的结果。因此,可以折中地采用一种混合方法,即在不同尺度上采用不同的模型。提出了一种雾化过程的欧拉——拉格朗日耦合算法。较大的液团采用VOF... 对雾化过程的直接数值模拟需要巨大的计算资源和时间,而工程中的简化模型则经常会给出错误的结果。因此,可以折中地采用一种混合方法,即在不同尺度上采用不同的模型。提出了一种雾化过程的欧拉——拉格朗日耦合算法。较大的液团采用VOF法直接求解,与网格尺度相当或更小的液滴则采用双向耦合的拉格朗日粒子法进行追踪。而该方法要求粒子的体积小于网格体积的10%,为此又提出了一种虚网格粒子追踪法。由于湍流结构对雾化过程的影响很大,故湍流采用了大涡模拟模型。采用多个算例对开发的算法进行了验证,并对部分关键参数的影响进行了深入研究。采用新算法对两股撞击射流的雾化过程进行了研究,瞬态和统计结果均表明新算法能够给出良好的预测。 展开更多
关键词 雾化 VOF法 拉格朗日粒子追踪 大涡模拟 撞击式
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射流偏心撞击对凝胶推进剂撞击雾化影响的实验研究 被引量:6
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作者 邓寒玉 封锋 +2 位作者 武晓松 余兴飞 左英英 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期612-620,共9页
为研究射流偏心撞击对凝胶撞击雾化的影响,建立撞击雾化实验台,制备凝胶推进剂及其模拟液,对单股射流形态及不同偏心度下的撞击液膜和液滴尺寸分布进行测量。理论推导了偏心撞击下撞击液膜偏角,并与实验结果进行了对比。研究表明:随着... 为研究射流偏心撞击对凝胶撞击雾化的影响,建立撞击雾化实验台,制备凝胶推进剂及其模拟液,对单股射流形态及不同偏心度下的撞击液膜和液滴尺寸分布进行测量。理论推导了偏心撞击下撞击液膜偏角,并与实验结果进行了对比。研究表明:随着喷射速度的增大,单股射流受到的扰动逐渐增大;在靠近喷注器出口处扰动有限,不同速度下的射流变形都很小;不同偏心度下液膜发展和破碎形式基本相同,当偏心度达到1.5/6时,液膜自撞击点开始出现了呈一定角度较为暗淡的区域,流量不对称性增强;随着偏心度的增大,液膜偏角逐渐增大,但与理论值相比偏小;偏心度的大小对撞击雾化的液滴尺寸分布影响较小,但偏心撞击的索特平均直径值比无偏心时小,并在0.5/6达到最小值。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 凝胶推进剂 撞击雾化 偏心撞击 液膜 液滴尺寸
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孔径比和动量比对双股射流撞击式雾化影响分析 被引量:5
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作者 王宇奇 勾文进 +2 位作者 陈明慧 张帅 郑耀 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期26-32,共7页
采用移动粒子半隐式(MPS)法和GPU并行加速技术,对双股射流撞击式雾化过程进行了数值模拟,分析了射流孔径比和动量比的变化对雾化特性参数的影响。模拟成功捕捉到了典型工况下一次雾化液膜破碎成液丝、液丝进一步破碎成液滴的全过程。获... 采用移动粒子半隐式(MPS)法和GPU并行加速技术,对双股射流撞击式雾化过程进行了数值模拟,分析了射流孔径比和动量比的变化对雾化特性参数的影响。模拟成功捕捉到了典型工况下一次雾化液膜破碎成液丝、液丝进一步破碎成液滴的全过程。获得了喷雾扩散角、液膜破碎长度、雾化液滴索特尔平均直径和雾场偏斜角等雾化特性参数。数值结果表明,孔径比的变化会引起雾场一定程度的偏斜,形成凹形液膜;动量比主要影响雾场的偏斜程度,动量比从1.0变化到2.0时,雾场偏斜角从0°增加到21°;孔径比和动量比的增大会引起喷雾扩散角的增大,但变化幅度较小;孔径比和动量比的增大都会使得液膜破碎长度和雾化液滴的索特尔平均直径增大。 展开更多
关键词 双股射流 撞击雾化 移动粒子半隐式法 GPU加速 孔径比 动量比
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射流自由长度对凝胶推进剂撞击雾化影响的实验 被引量:4
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作者 邓寒玉 封锋 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期215-222,共8页
为研究射流自由长度对凝胶推进剂撞击雾化的影响,建立了撞击雾化实验台,制备了煤油凝胶和水基模拟液,测试了雾化装置的喷射系数及模拟液的黏性和稳定性。分析了3种射流速度不同射流自由长度条件下的凝胶撞击雾化特性,观测了射流和撞击... 为研究射流自由长度对凝胶推进剂撞击雾化的影响,建立了撞击雾化实验台,制备了煤油凝胶和水基模拟液,测试了雾化装置的喷射系数及模拟液的黏性和稳定性。分析了3种射流速度不同射流自由长度条件下的凝胶撞击雾化特性,观测了射流和撞击喷雾图像。测量了液膜破碎长度、雾化液滴粒径分布和相应的SMD(索太尔平均直径)值。研究结果表明:低速时,随着射流自由长度增大,撞击液膜的喷雾形态会发生较大变化,而高速条件下,雾化形态则基本一致。3种射流速度下,破碎长度在4.5~9mm之间,并随射流自由长度逐渐减小。液滴分布服从Rosin-Rammler规律,并具有较高的拟合精度。均匀度指数均在3~4之间,并随射流自由长度逐渐降低,粒径均匀度降低;较高射流速度下,SMD随自由长度逐渐增大。低射流速度时,SMD随射流长度先减小后增大,射流自由长度存在一个最优值,在设定研究条件下其值为25/3。因此,在设计撞击喷嘴时,根据射流速度选取适当的自由长度值可以获得更好的雾化效果。 展开更多
关键词 凝胶推进剂 撞击雾化 射流自由长度 液膜 液滴粒径
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液体射流及其破碎特性研究进展 被引量:2
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作者 邱发成 张昊 +2 位作者 贺世豪 李文生 全学军 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2022年第6期240-246,共7页
液体的射流破碎及雾化是一个复杂的非线性动力学演变过程。随着相关研究成果在生活上、工程上的实际应用,研究学者结合实验测量、数值模拟仿真等手段,对其进行了大量的探索。结合国内外研究现状,介绍了射流破碎的3种方式,即自由射流、... 液体的射流破碎及雾化是一个复杂的非线性动力学演变过程。随着相关研究成果在生活上、工程上的实际应用,研究学者结合实验测量、数值模拟仿真等手段,对其进行了大量的探索。结合国内外研究现状,介绍了射流破碎的3种方式,即自由射流、气流中的射流雾化及射流撞击雾化。总结了破碎雾化的发生机制,并概括了在各种环境下,喷嘴结构、气流条件以及撞击情况等众多因素对其破碎模式、液滴分布、液滴尺寸等方面的影响。对于现阶段的相关研究进行了总结与展望,可为射流破碎相关研究提供思路。 展开更多
关键词 液体射流 破碎机制 横向气流 撞击雾化
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预剪切对凝胶汽油雾化特性影响的实验研究 被引量:2
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作者 徐高 顾阳晨 +3 位作者 朱帜帆 翁春生 白桥栋 杨建鲁 《火箭推进》 CAS 2018年第4期47-53,共7页
为研究预剪切对凝胶汽油雾化特性的影响,在已有的双股撞击式喷嘴雾化系统上设计并加装预剪切管。采用Malvern粒度仪和粒子图像速度仪(PIV)分别测量了凝胶汽油雾化场液滴的粒径和速度分布。结果表明,预剪切管对凝胶汽油的撞击式喷嘴雾化... 为研究预剪切对凝胶汽油雾化特性的影响,在已有的双股撞击式喷嘴雾化系统上设计并加装预剪切管。采用Malvern粒度仪和粒子图像速度仪(PIV)分别测量了凝胶汽油雾化场液滴的粒径和速度分布。结果表明,预剪切管对凝胶汽油的撞击式喷嘴雾化具有重要影响:一方面,预剪切管减小了凝胶汽油的表观粘度,利于雾化过程中液滴的破碎和剥离;另一方面,预剪切管增大了流动阻力,导致凝胶汽油射流动能降低和雾化后的液滴速度降低,不利于雾化。合适的喉部长度与喉部直径能够有效降低雾化流场液滴索太尔平均直径。实验数据表明,加装喉部直径为3~4 mm,喉部长度为10~20 mm的预剪切管最有利于改善雾化效果。 展开更多
关键词 凝胶汽油 预剪切 撞击式雾化 液滴粒径 液滴速度
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凝胶汽油双股撞击式雾化速度场实验研究 被引量:2
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作者 杨建鲁 翁春生 +1 位作者 白桥栋 胡洪波 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1671-1679,共9页
为研究凝胶剂含量、撞击角以及喷射压力等参数对凝胶汽油双股撞击式雾化速度场的影响,实验室制备了凝胶剂含量分别为4%和5%的QNJ-4、QNJ-5凝胶汽油样品。利用旋转式流变仪分别对QNJ-4、QNJ-5凝胶汽油的表观粘度进行了测量,并拟合了反映... 为研究凝胶剂含量、撞击角以及喷射压力等参数对凝胶汽油双股撞击式雾化速度场的影响,实验室制备了凝胶剂含量分别为4%和5%的QNJ-4、QNJ-5凝胶汽油样品。利用旋转式流变仪分别对QNJ-4、QNJ-5凝胶汽油的表观粘度进行了测量,并拟合了反映其表观粘度变化的幂率公式。采用粒子图像速度仪测量了撞击角θ分别为60°、75°、90°、105°和120°,喷射压力p为0.5 MPa、0.75 MPa、1.0 MPa和1.25 MPa条件下双股撞击式雾化流场的速度分布。结果表明:凝胶剂含量越高,反映凝胶汽油表观粘度变化的幂率公式中,粘度系数k越大,流动指数n越小;凝胶剂含量越高,凝胶汽油撞击雾化后的液滴速度越小;在撞击点下游,中心轴线上的液滴速度vl沿轴线呈总体下降的趋势,但由于撞击点产生的不稳定波的作用,液滴速度vl会出现波动;随着撞击角的不断增大,凝胶液滴的核心速度vc不断减小,但在撞击角为105°会出现暂时增大;随着喷射压力的增大,凝胶汽油雾化后的核心速度vc不断增大,但增大幅度越来越小。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 凝胶汽油 表观粘度 撞击式雾化 速度场
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基于射流冲击雾化原理的喷头设计及性能试验分析
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作者 胡卫国 肖岱宗 李玉峰 《船海工程》 北大核心 2018年第6期32-36,共5页
基于射流冲击雾化原理设计一种喷头,选取不同参数的喷头对其雾化性能及影响因素进行试验对比分析,试验结果揭示了喷头的雾化性能与其结构参数及系统压力之间的关系,可以为细水雾灭火系统的喷头选型及参数设计提供参考。
关键词 喷头 射流冲击雾化 雾化性能 试验分析
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直流互击式喷注单元雾化特性准直接数值模拟 被引量:18
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作者 李佳楠 费俊 +2 位作者 杨伟东 周立新 刘昌波 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期713-725,共13页
为实现直流互击式喷注单元雾化过程的数值求解并探究结构及工作参数对雾化特性的影响规律,基于一种树形自适应加密算法与流体容积(Volume-of-Fluid,VOF)方法实现了雾化过程的准直接数值模拟。计算得到了两股射流由喷射到撞击形成液膜,... 为实现直流互击式喷注单元雾化过程的数值求解并探究结构及工作参数对雾化特性的影响规律,基于一种树形自适应加密算法与流体容积(Volume-of-Fluid,VOF)方法实现了雾化过程的准直接数值模拟。计算得到了两股射流由喷射到撞击形成液膜,液膜进一步破碎形成液丝、液滴的全过程,获得了液膜的破碎长度、液滴的Sauter平均直径、雾化频率等雾化特性参数。通过将典型算例的计算结果与试验数据进行对比验证了计算的有效性,给出了数值求解精度。探讨了撞击波的形成机理,分析了雾场液滴的尺寸分布规律,撞击夹角、孔径比、射流速度、动量比对雾化特性的影响规律。结果表明:所采用的算法可以实现多相、多尺度雾化过程的数值求解;撞击波的形成是由于两股射流撞击时惯性力的不完全对称导致的;雾场液滴的尺寸分布近似服从Rosin-Rammler分布;撞击夹角的增大与射流速度的提高导致液膜的破碎长度减小,液滴的平均粒径减小,撞击夹角增大雾化频率呈减小的趋势,射流速度提高雾化频率呈增大的趋势;动量比为1而孔径比不为1时会形成凹形液膜,雾场存在一定程度的偏斜;动量比主要影响雾场的偏斜程度。 展开更多
关键词 射流撞击雾化 雾化特性 树形结构 自适应加密 VOF 撞击波
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低Weber数射流撞击雾化的数学模型 被引量:5
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作者 石少平 庄逢辰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第3期285-288,共4页
通过分析低Weber数无粘射流撞击形成液膜雾化的特征,由质量守恒和动量守恒,并借鉴前人的理论和实验结果,推导出Taylor心形波作用下计算液膜厚度和形状的近似解析式,数值计算结果与文献所给实验数据基本吻合一致。结合矩... 通过分析低Weber数无粘射流撞击形成液膜雾化的特征,由质量守恒和动量守恒,并借鉴前人的理论和实验结果,推导出Taylor心形波作用下计算液膜厚度和形状的近似解析式,数值计算结果与文献所给实验数据基本吻合一致。结合矩形喷孔形成的扇形液膜的破碎理论,进一步计算了不同撞击角下雾化形成液滴尺寸的大小及分布。 展开更多
关键词 液滴 射流撞击雾化 数学模型 火箭发动机
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Recent advances in physical understanding and quantitative prediction of impinging-jet dynamics and atomization 被引量:5
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作者 Xiaodong CHEN Vigor YANG 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期45-57,共13页
Impinging-jet injectors are widely used in liquid propulsion applications, since their simple configuration provides reliable and efficient atomization. The flowfield involves a series of complicated spatio-temporal e... Impinging-jet injectors are widely used in liquid propulsion applications, since their simple configuration provides reliable and efficient atomization. The flowfield involves a series of complicated spatio-temporal evolutions. Much effort has been directed toward understanding the underlying physics and developing quantitative predictions of impinging-jet atomization. This paper summarizes the recent advances in this direction, including state-of-the-art theoretical, experimental, and numerical studies, along with representative results. Finally, concluding remarks address remaining challenges and highlight modeling capabilities of high-fidelity simulations. 展开更多
关键词 Computational fluid DYNAMICS FLOW instability FLOW visualization Gas/liquid interfacial DYNAMICS impinging-jet atomization Theoretical models Two-phase FLOW
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