脉冲爆震发动机燃料空气辅助雾化机理的研究

作     者：陈嘉伟 李光宇 翁培奋 丁珏 李孝伟 CHEN Jia-wei;LI Guang-yu;WENG Pei-fen;DING Jue;LI Xiao-wei

作者机构：上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 

出 版 物：《水动力学研究与进展（A辑）》 (Chinese Journal of Hydrodynamics)

年 卷 期：2017年第32卷第1期

页      面：25-31页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(11472167)~~ 

主　　题：脉冲爆震发动机 空气辅助雾化 液膜破碎 流场涡 大涡模拟 

摘      要：燃料的雾化、与空气的混合是提高脉冲爆震发动机燃料燃烧爆轰效率的前提。文中利用两相流VOF方法研究了燃料喷雾初始时刻液膜的运动及破碎过程,讨论了空气速度、气液比对液膜破碎的影响,揭示了爆震发动机中燃料空气辅助雾化的机理。结果显示,对于来流速度30 m/s、燃料喷射速度23 m/s的条件,喷雾初期燃料射流在锥形壁面上呈现连续的液膜。该液膜在喷嘴内部涡结构及燃料表面张力的影响下,在距离中心锥顶点7 cm位置处液膜开始破碎,破碎后燃料液滴的粒径与破碎时液膜的厚度满足d_D∝t^(1/3)关系。同时,针对可爆混气形成的二次雾化过程,基于大涡模拟(LES)方法,讨论流场涡和燃料颗粒运动的耦合作用。分析受到涡扩散及惯性力的作用,不同St数颗粒在流场中的分布情况。在气液相互作用中,液滴不断破碎。当初始气液比从0.5增大到3时,爆震室流场距离喷嘴出口26.88 mm位置处燃料颗粒平均粒径减小了约45%。