液滴二次雾化破碎模式数值模拟

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在现代许多工程领域中,二次雾化对于增加液体雾化以及混合率起到了非常关键的作用。如在汽车引擎喷油嘴,消防喷淋装置中,都有着相关的工程应用。  在二次雾化中,单个液滴在外部流动的作用下,以不同的形式分裂成多个甚至是无数个小液滴。因此,了解这些小液滴的形成过程以及形态,对于在实际问题中增加燃料的燃烧效率以及喷淋的雾化程度就起着至关重要的作用。  在本文中,对以上的问题进行数值计算的实验模拟,通过使用基于SIMPLE方法,VOF与Level-Set耦合捕捉液滴的界面,同时运用自适应网格同时满足精度以及计算效率的要求。模拟的过程主要根据以下的过程:  首先对二次雾化实验结果与本文的数值计算结果进行对比,同时按照实验的结论,对破碎模式进行分类。然后根据不同的We数以及Oh数,对各个模式之间的关系进行深入的研究。  模拟结果得到了在Oh数较低(Oh<0.1)情况下,四种典型的液滴分裂模式。观察液滴的内部流场,其绝对值与外部流场相比相差几个量级。对于所有破碎模式,在液滴变形阶段,流动均由液滴的中心流向边缘。而对于不同的破碎模式,在其内部会产生涡,进而演变成不同的破碎模式。同样观察湍流的分布情况,可以发现对于不同的破碎模式,其湍流能量分布也不同。
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