超聲速氣流中煤油橫向噴注霧化的計算研究.pdf

1、燃料霧化對超燃沖壓發(fā)動機的性能有重要影響，霧化的好壞直接影響超燃沖壓發(fā)動機的燃燒效率。超聲速氣流中燃料霧化的時間短、液霧濃密且流場中存在激波等現象，給實驗測量帶來很大困難。借助數值研究手段，可以得到流場中液滴的直徑、速度及展向分布等信息，能夠為實驗及發(fā)動機設計提供參考。因此，有必要利用數值方法對超聲速氣流中燃料的橫向噴注霧化進行研究。
　　目前，相關研究中多采用KH/RT破碎模型，該模型為KH和RT破碎模型的耦合模型。其中，傳統(tǒng)K

2、H破碎模型依據的是Reitz于1987年提出的粘性圓柱射流色散方程。Reitz在推導色散方程的過程中，對流體動力學邊界條件進行了簡化，該簡化將影響KH破碎模型的計算效果。本文依據Li于1995年提出的更完整的粘性圓柱射流色散方程，對傳統(tǒng)的KH破碎模型進行了改進。
　　首先，對 Li的色散方程求數值解，研究了氣液密度比、液體韋伯數和奧尼佐格數對最大波增長率和支配波數的影響。結果表明，氣液密度比和液體韋伯數越大，最大波增長率和支配波數

3、越大，液體越容易破碎；奧尼佐格數越大，最大波增長率和支配波數越小，液體越不容易破碎。
　　然后，依據不同無量綱數下的最大波增長率和支配波長，得到了改進的KH破碎模型，該模型的適用范圍比傳統(tǒng)模型廣。將RT破碎模型與改進的KH破碎模型耦合，以開源計算流體力學程序 OpenFOAM為平臺，對超聲速氣流中水的橫向噴注霧化進行了數值計算。與實驗結果對比后發(fā)現，改進的KH破碎模型優(yōu)于傳統(tǒng)模型。
　　在上述工作的基礎上，對超聲速氣流中煤油