【摘 要】
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随着科学技术的发展,对含能材料的性能要求越来越高,特别是高能钝感。国内外研究表明,喷雾干燥法具有干燥时间短、良好的传热传质性能以及可以连续化生产的优点,目前被大量应用在食品、医药和化工行业。CL-20是目前最有前景的含能材料,但应用受限于其感度。研究者尝试采用喷雾干燥法进行CL-20制备和改性。但是实验过程中很难建立流场与CL-20性能之间的匹配关系,使得其性能不易控制。因此,采用计算流体力学（C
【基金项目】
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山西省高等学校科技创新项目（2020L0327）； 中北大学自然科学研究基金（XJJ201923）； 山西省应用基础研究计划项目（20210302124357）； 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室开放基金（SKL202103）；
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随着科学技术的发展,对含能材料的性能要求越来越高,特别是高能钝感。国内外研究表明,喷雾干燥法具有干燥时间短、良好的传热传质性能以及可以连续化生产的优点,目前被大量应用在食品、医药和化工行业。CL-20是目前最有前景的含能材料,但应用受限于其感度。研究者尝试采用喷雾干燥法进行CL-20制备和改性。但是实验过程中很难建立流场与CL-20性能之间的匹配关系,使得其性能不易控制。因此,采用计算流体力学（CFD）模拟研究喷雾干燥法制备CL-20的雾化过程,揭示喷雾干燥塔内部的流场信息以及操作条件对其雾化特性的影响规律,进而调控其性能。本论文的主要工作如下:（1）运用连续性方程、动量方程、颗粒运动方程、Realizable k-ε湍流模型和DPM模型,建立了喷雾干燥制备CL-20过程的雾化过程的CFD模型,并对喷雾干燥法制备CL-20过程中的液滴雾化行为进行了数值模拟研究。（2）基于模型,分析了不同溶剂（丙酮、乙酸乙酯、乙腈和N,N-二甲基甲酰胺）对喷雾干燥塔内气相的温度场、速度场和颗粒的停留时间的影响,得到了喷雾干燥制备CL-20的流场信息。（3）运用CFD探讨了不同操作条件（入口温度、气体流量、进料速率和溶剂）下产生的雾化液滴的平均直径的影响规律。（4）基于CFD模拟的研究结果,建立了液滴平均粒径的经验关联式,分析了不同操作条件对雾化液滴平均粒径以及粒径分布的影响规律,为定量计算液滴粒径及其分布提供理论基础。本文的研究不仅提供了喷雾干燥法制备CL-20过程中液滴的雾化行为的模拟研究方法,还可以为含能材料的定量计算和实验条件优化奠定理论基础,尤其是液滴平均粒径及其分布。对喷雾干燥制备其他含能材料具有十分重要的理论研究意义和工程应用价值。
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