喷射参数对扇形喷嘴雾化特性的影响

作     者：蒋小平 王帅 陈建华 季静 朱朝佳 朱兴业 JIANG Xiaoping;WANG Shuai;CHEN Jianhua;JI Jing;ZHU Chaojia;ZHU Xingye

作者机构：江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013 南京农业大学国家信息农业工程技术中心江苏南京210095 无锡海升高压泵有限公司江苏无锡214174 

出 版 物：《排灌机械工程学报》 (Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering)

年 卷 期：2022年第40卷第10期

页      面：1065-1071页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFC0404204) 江苏省重点研发计划项目(BE20211308,BE2019306,BE2017334) 江苏省信息农业重点实验室开放基金资助项目(KLIAKF1802) 

主　　题：扇形喷嘴 雾化特性 液滴速度 液滴直径 液滴通量 离散相模型质量浓度 

摘      要：针对扇形喷嘴雾化特性问题,在Ansys Fluent中基于Taylor Analogy Breakup(TAB)破碎模型,采用Eulerian-Lagrangian连续相与离散相耦合算法,实现了扇形喷嘴的液滴破碎、雾化形成及气液两相流场的非定常数值模拟,完成了喷射压力与喷雾高度2个参数对扇形喷嘴液滴速度、液滴直径、离散相模型(DPM)质量浓度、液滴通量N等雾化特性参数影响的研究,通过激光粒度仪在试验台上得到了液滴索特平均直径D_(SM),并与模拟结果进行了对比.研究结果表明:随着喷射压力的升高,液滴的速度越大,液滴在计算域内平均停留时间越短,在计算域停留的液滴数越少;液滴的索特平均直径D_(SM)、液滴体积中值直径D_(VM)、数量中值直径D_(NM)随着喷射压力的升高越来越小,喷射压力为0.3 MPa后液滴D_(SM)减小的趋势变大,这有利于改善实际作业中的雾化质量,当然在有风状态下也会加大雾滴飘逸的风险.喷雾高度对液滴D_(SM)影响不大.不同喷射压力下DPM质量浓度以及喷雾的覆盖面积不受喷射压力的影响,由于N的变化与液滴D_(SM)呈三次方,与覆盖面积A成反比关系,液滴的数量通量随着喷射压力的变大而逐渐变大.DPM的质量浓度随着喷雾高度的升高而逐渐降低,喷雾的覆盖面积随着喷雾高度的升高而逐渐变大.由于液滴的D_(SM)随喷雾高度的变化可忽略不计,因此液滴数量通量随着喷雾高度的增加而逐渐变小.不同喷射压力下和不同喷雾高度下试验和模拟计算所得到的D_(SM)变化趋势一致,整个过程的误差不超过10%.