气泡雾化过程的数值模拟研究

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本文应用VOF(Volume of Fluid)界面流计算方法对液体射流破碎和气泡雾化过程开展相关的数值模拟研究。首先对低韦伯数和高韦伯数情况下的液体射流破碎过程进行了数值计算,并将计算结果与前人研究进行了对比分析。研究表明,低韦伯数情况下,气动力对液体射流破碎的影响很小,基本可以忽略,此时液体射流破碎是表面张力、粘性力和重力相互作用的结果;随着韦伯数的增加,气动力对液体射流破碎的影响逐渐变大,此时射流液柱表面的扰动和破碎与气动力息息相关,且随着入射速度的增加,发生表面扰动的射流液柱区域不仅仅局限于射流头部附近,更扩散到整个射流液柱。本文进一步对气泡雾化的过程进行数值模拟,考虑单气泡和多气泡两种情况,数值结果表明,在气泡总面积相等的前提下,多气泡情况下的雾化效果明显优于单气泡情况,多气泡工况下更容易发生二次雾化甚至多次雾化,且多气泡作用的液柱长度更长。气泡雾化不仅造成周围液体的破碎,而且造成的空气运动对破碎区域前段和后段射流液柱都造成影响,增加了表面扰动,导致该表面发生液滴脱落。
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