煤油凝胶液滴破碎时空特性实验研究

为了探究煤油凝胶液滴破碎的时间和空间分布特性,采用高速摄像机拍摄破碎过程,获得在不同气流速度下煤油凝胶液滴的破碎特征、流动参数对破碎时间和破碎区域的影响。结果表明:随着韦伯数(We)增大,煤油凝胶液滴依次发生与煤油(牛顿流体)液滴相同的破碎模态,且模态转换We随着胶凝剂含量的增加而提高。三种煤油凝胶的总破碎时间和初始破碎时间的比值(Ttot/Tini)均随奥内佐格数(Oh)的升高而降低,且均趋近于牛顿流体的该值(3.125)。在破碎结束时,横向破碎区域随着We数的升高而扩大,且胶凝剂含量越低范围越大;纵向破碎区域随着We数升高会扩大到一个极值,胶凝剂含量为1%和2%的煤油凝胶,破碎区域和初始液滴直径的比值趋于20,胶凝剂含量为3%时,该值趋近17。     

基于VOF模型的凝胶推进剂的伪流动研究

利用VOF模型计算凝胶推进剂一次雾化的两相流动时,为研究引入表面张力后伪流动的特征,开发了基于同步重叠相加(SOLA)交错网格算法的非牛顿不可压流体求解器。以凝胶推进剂液滴为对象,研究了VOF模型下的伪流动。结果表明:使用本方法的验证算例中数值解和解析解吻合度较高,误差在5%以内; 伪流动强度定义中包含表面张力系数,一定程度上抵消了凝胶推进剂表面张力计算误差增大对伪流动强度的影响; 4种网格尺度下,伪流动强度的变化趋势及时间平均值基本一致,说明网格尺度对伪流动无影响; 伪流动强度随着本构参数n的升高而增强,并且当n>0.6时上升得更快; 伪流动强度与本构参数K呈比例系数为0.05的线性关系。