液滴撞壁的换热与铺展特性研究

发布时间：2024-03-05 00:51

　　液滴撞壁现象广泛存在于生活和工业生产中,许多工程应用依靠液滴撞壁来发挥作用,液滴撞壁后的动力学和换热特性会影响工程应用的效果。对液滴撞壁的换热与铺展特性进行研究,不仅能够完善自由界面气液两相流和换热理论,而且对于相关的工程应用具有指导意义。本文从提高油气分离器效率的角度出发,以机油液滴为研究对象,将数值模拟作为主要研究方法,结合实验和理论分析,对液滴撞击干壁面和液膜的换热及铺展特性进行了研究。通过建立可靠的数值模型,结合理论分析方法,根据液滴粘度的区别,总结了两种最大铺展系数预测公式,能有效提高对不同液滴的预测精度。通过分析液滴撞壁过程的换热量与撞壁后液滴的温度分布,发现在不考虑相变发生的前提下,液滴撞壁过程的换热量主要与液滴的内能发生互相转化,液滴换热特性对铺展特性的影响实质上是换热后液滴温度分布的差异,造成物性参数发生变化从而影响铺展。本文通过改变壁面温度和液滴温度来研究液滴撞击干壁面时的铺展换热特性,发现温度降低液滴的铺展系数减小;壁面温度对液滴铺展形态影响较小,液滴温度对液滴铺展形态影响较大。采用控制变量方法对液滴的动力粘度、表面张力系数、速度梯度和接触角进行研究,发现对于机油...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２液滴相态分布??国内外学者们研宄液滴撞壁问题采用的数值模拟方法是随着新计算思想的??

从两种方法的分析可以看出，ＶＯＦ与Ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ两种方法可以实现优势??互补，解决ＶＯＦ方法相界面法向和曲率计算精度不够以及Ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ方法流体质??量不守恒的问题［４（）】。如图１－２，在液滴初始状态的相态分布模型中，根据Ｆ的数??值可以分为气相、液相和混合相三块区域....

图２－２液滴当量直径计算??

液滴撞壁前的初始直径Ａ）。分别测量液滴撞壁前一帧的水平直径Ｄｈ和竖直直径??认，贝！１液滴初始直径■〇〇＝?１／３［２Ｇ］，如图２－２所示。??／?＼??；?：，??Ｄｖ??、、＇＇、■，，??图２－２液滴当量直径计算??２．２数值模拟方法??２．２．１数值模型控制方程??液滴撞....

图２－４计算区域对称显示??

鱗考蔡蒙ｓ讀??ＪｍＢＢｍＬ．??ｒ??图２－３数值计算模型??－ｙ??＿ｉ?－＊？Ｊ；２．ｆ５．?Ｉ??ｆ｝，：：＾－二＾＾?副年，＾＾－（繁厂，??、＇‘：ｎ?二；，、＂Ｖ＿ｇｆｆｉ：〈??Ｉ?：；１?）?＿?、????＼?．．．．??：、、一??ｒ＂??图２－４计算区域对称....

图２－３数值计算模型??

ｒ＂??图２－４计算区域对称显示??液滴撞壁模拟涉及到气液两相，为了研宄液滴撞壁后的形态特征，需要对气??液相分界面进行精确的捕捉。第一章中己经对目前界面捕捉的方法以及优缺点进??行了分析，采用ＣＬＳＶＯＦ方法可以解决ＶＯＦ方法相界面法向和曲率计算精度不??够以及Ｌｅｖｅｌ－ｓｅ....

本文编号：3919426