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离心式喷嘴由于结构简单、雾化效率高等优点,受到了越来越多人们的青睐,在消防、环保、石油、农业等领域已有广泛应用。而随着私家车保有量的不断增大,以及尾气排放造成的环境污染,对喷嘴内部结构进行改进使得燃烧更加完全,就显得尤为重要。 目前,对于喷嘴的研究,主要通过实验测量探究内部关键结构参数对喷嘴雾化效果的影响。随着科技的快速发展,借助计算机技术进行数值模拟可以对实验无法测量的喷嘴内外部流场进行分析,更好地揭示整个物理过程。 常见的离心式喷嘴按照内部旋流室结构主要分为旋流器式和切向孔式两种,而本文研究的这种离心式喷嘴的结构相较于以上两种有所简化,在车间除尘降温中有广泛应用,但是目前针对这种喷嘴结构的研究还相对较少,因此,本文设计制作了9种结构不同的喷嘴,在不改变其他结构参数的基础上,着重探究切向槽位置和倾斜角对喷嘴雾化效果的影响。 在实验方面,搭建了测量平台,包括高压雾化装置、马尔文激光粒度仪、支架等,测量了喷嘴的流量特性、雾化锥角和液滴颗粒尺寸等参数,探究结构变化对这些参数的影响规律。在数值计算方面,运用VOF方法模拟了喷嘴内外部的气液分布、速度场、压力场等,为实验结果提供理论依据。 测量结果表明,数值仿真可以较好地模拟喷嘴的雾化特性,其结果与实验吻合良好;切向槽位置和倾角的改变会影响雾化颗粒粒径和雾化锥角,其中雾化锥角受倾角的影响较为显著,随倾角的增大而减小;随着压力增大,雾化锥角逐渐增大并趋于稳定,雾化颗粒粒径会逐渐减小,且进口压力变化对于液滴颗粒较粗的喷嘴影响较为明显;9组不同工况下喷嘴雾化效果对比表明,在旋流室圆锥半径1/2或3/4处设置20°倾角的切向槽,雾化效果最佳。