基于修正空化模型的自激振蕩脈沖霧化噴嘴參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、自激振蕩脈沖霧化噴嘴在不增大外界動力消耗下能有效獲取高速實心錐狀射流均勻噴霧，從而可將該噴嘴用于霧化這個新的應(yīng)用領(lǐng)域。近嘴區(qū)射流初次霧化效果直接影響最終的噴霧質(zhì)量，而該噴嘴出口的湍流擾動和空穴作用兩因素是射流初次霧化的主要誘因，本文擬通過優(yōu)化噴嘴參數(shù)來改善此兩因素以獲得較好的初次霧化質(zhì)量。目前對自激振蕩脈沖霧化噴嘴的優(yōu)化設(shè)計主要采用實驗和數(shù)值模擬手段，這些方法需要大量的時間和成本，并且由于取樣數(shù)據(jù)較少往往得到的并非是最優(yōu)噴嘴結(jié)構(gòu)?；诖?/p>

2、，本文提出了一種基于數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)和CFD(計算流體動力學(xué))的噴嘴參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法，以達(dá)到優(yōu)化近嘴區(qū)射流初次霧化質(zhì)量目的。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)為提高通過數(shù)值模擬所采集用于多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計的試驗數(shù)據(jù)精度，根據(jù)自激振蕩脈沖霧化噴嘴中空化機(jī)理，提出了一種考慮了剪切應(yīng)力和由湍動能產(chǎn)生的壓力脈動對空化初生影響的修正空化模型。
　　(2)通過對一個脈動周期內(nèi)汽相體積分?jǐn)?shù)云圖進(jìn)行分析，并將不同入口壓力和腔徑條件下的噴嘴出

3、口壓力峰值模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，來驗證修正空化模型的正確性。進(jìn)一步對剪切應(yīng)力和由湍動能產(chǎn)生的壓力脈動對空化的影響以及不同噴嘴參數(shù)下這兩個因素對空化發(fā)生強(qiáng)弱程度的影響和空化初生能力進(jìn)行了研究和分析。
　　(3)采用中心復(fù)合實驗方法進(jìn)行試驗設(shè)計，通過響應(yīng)面法建立自激振蕩脈沖霧化噴嘴近嘴區(qū)初次霧化的近似數(shù)學(xué)模型。結(jié)合NSGA-Ⅱ遺傳算法和灰色理論進(jìn)行噴嘴參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計以獲得最優(yōu)初次霧化質(zhì)量，并對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行研究分析來驗證該多目