液滴撞击水平固体表面的可视化实验研究

对液滴撞击水平固体表面的现象及特性进行了可视化实验研究,并对影响液滴撞击的参数进行了研究.实验工质是蒸馏水.重点是定性和定量测定这些参数对液滴撞击后铺展过程的影响.实验结果表明:固体表面的润湿性和表面粗糙度对液滴铺展过程的后面阶段有很大的影响,液滴的大小的影响比较小.     

单液滴撞击球面液膜水花形成特征分析

应用VOF(volume of fluid)方法对液滴撞击球面液膜的飞溅过程进行数值模拟,由计算结果分析了不同液滴撞击速度和液膜厚度对撞击产生的水花形态、高度和直径的影响。结果表明:随着液滴撞击速度和液膜厚度的增加,水花高度增大;随着液滴撞击速度增加,水花直径增大,但当液膜厚度增加时,水花直径减小。     

连续液滴撞击热壁面传热特性的研究

为了研究不同碰撞速度以及不同换热方式对连续液滴撞击热壁面传热特性的影响,以8滴去离子水和铜板为试验材料,设置了速度分别为0.63 m/s、0.77 m/s、0.89 m/s、0.99 m/s的8滴去离子水液滴在膜态蒸发(铜板温度60℃)和核态沸腾(铜板温度110℃)两种换热方式下的液滴撞击热铜板试验,探究铜板热流密度值的变化。结果表明:膜态蒸发换热方式下,液滴撞击热壁面速度越大,铜板的最大热流密度值越大,液滴与壁面之间的换热效果越好。核态沸腾换热方式下,以0.89 m/s的速度值为转折点,当连续液滴撞击热壁面速度小于0.89 m/s时,液滴撞击速度越大,铜板热流密度值越大;当连续液滴撞击热壁面速度大于0.89 m/s时,随着液滴撞击速度的增大,铜板的热流密度值减小。     

单液滴撞击平面液膜飞溅过程的CLSVOF模拟

采用CLSVOF(coupled level set and volume of fluid)方法对单液滴撞击平面液膜初期的飞溅过程进行了数值模拟,探讨了撞击速度和液膜厚度对撞击后形成冠状水花形态及扩展直径的影响.结果显示,扩展直径随撞击速度的增大而增大,随液膜厚度的增大而减小,CLSVOF方法可较好地用于液滴撞击过程的数值计算.     

液滴撞击不同固体表面的数值模拟研究

采用CLSVOF(coupled level set and volume of fluid)方法,对低We情况下液滴撞击不同固体表面的过程进行了数值模拟研究。分析了液滴撞击平板表面的动态过程,构建了液滴衰减振荡的数学模型,探究了不同的表面润湿性、撞击速度及表面微尺度结构对液滴动态特性的影响。结果表明:液滴撞击固体表面的过程包含铺展、回缩、振荡等多个现象,其最大铺展因子及振荡周期随着表面接触角的增大而减小,随着撞击速度的增大而增大;撞击表面的微尺度结构会对液滴的动态特性产生影响,微尺度结构会对液滴的铺展及回缩运动产生阻碍作用,导致液滴的振荡特性减弱;液滴在矩形沟槽表面达到最大铺展因子的用时最短,在三角形沟槽表面的最大铺展因子最小。     

液滴撞击液膜动力学特性的FTM模拟

采用界面追踪法(front-tracking method)对液滴撞击液膜动力学特性进行数值模拟,通过撞击后的形态演变及内部物理场信息分析,研究了韦伯数和无量纲液膜厚度对界面运动过程的影响,并阐述了撞击过程中形成卷吸现象的机理。研究表明,液滴撞击之后,会在颈部区域产生小射流,该射流是后期水花形成的基础;水平方向上,在撞击影响不到的区域压力不变化,而在射流形成处的颈部附近存在局部压差;液滴撞击液膜时其间的气体层被压缩,在流体黏性和剪切力的作用下,压力高的气层中的气体逃逸速度减慢,从而形成卷吸现象。     

液滴撞击超疏水管状壁面的动态特性研究

利用相界面追踪的CLSVOF(coupled level set and volume of fluid)方法,对液滴在不同速度下撞击超疏水管状壁面的演化过程展开研究。研究结果表明,不同初速度会对液滴在管壁上的动态特性产生较大影响。当撞击速度较小时,液膜会以整体的形态反弹;继续增大撞击速度后,由于受到外缘液膜的牵扯,液膜内部开始出现断裂;撞击速度足够大时,液膜发生解体破碎。同时给出了对于初速度在2.00m/s以内、直径为2.58mm的水滴撞击管径为8.00mm的超疏水壁面时运动状态发生转变的临界条件。     

粘性力和表面张力对液滴撞击超疏水管壁动力学特性的影响研究

利用相界面追踪的耦合水平集-流体体积(CLSVOF)方法,对液滴撞击超疏水管状壁面的动态特性展开研究,主要讨论粘性系数和表面张力系数对撞击过程的影响。研究结果表明:液滴粘性系数越小,液膜的铺展速度越快,回缩速度也越快,同时越早发生反弹,反弹高度也越大;随着表面张力系数的增大,液膜达到最大铺展所需时间减少,会阻碍液膜的铺展,但会促进其回缩,当表面张力系数为0.01 N/m时,液膜外边缘出现飞溅且液膜主体不发生反弹;还对液滴撞击超疏水管壁后出现的反弹、飞溅现象的机理展开分析。     

双液滴间距对低速撞击超疏水管壁的动态特性影响研究

液滴撞击壁面过程研究应用广泛。采用相界面追踪的(coupled level set and volume of fluid,CLSVOF)方法对双液滴连续撞击超疏水管面的动态过程进行了数值模拟研究,得到了双液滴撞击后的动态行为特征,并分析了两液滴的竖直间距对液滴撞击结果的影响。结果表明:大小相同的双液滴在低速(0.5 m/s)撞击接触角为160°的超疏水管壁时,液滴间距为d_p时发生同相撞击,液膜在铺展过程中产生中心断裂现象并卷吸气泡,其反弹高度较2d_p、3d_p时高;液滴间距为2d_p、3d_p时发生异相撞击,反弹过程中两液滴发生挤压形变,液滴间距较大时还会在反弹阶段出现液膜断裂现象。     

液滴撞击等温斜面的数值模拟

采用基于volume of fluid (VOF)方法的计算流体力学二维模型,在考虑表面张力及壁面黏附的情况下,研究水滴在撞击浸润性不同的倾斜表面的铺展过程.结果表明,不同的壁面润湿特性对液滴铺展的影响存在差异.计算所得结果与实验测量值相吻合,表明了VOF方法研究液滴碰撞的可行性.     

涡流室式柴油机油滴破碎和喷雾碰壁的三维数值模拟

根据不稳定性理论,将燃烧室中油滴破碎过程分为ＫＨ不稳定破碎和ＲＴ不稳定破碎;根据Ｗｅｂｅｒ数将喷雾碰壁过程分为粘附、反弹粘附和飞溅附壁射流３ 种模式,建立了油滴破碎和喷雾碰壁的数学模型。根据油滴破碎模型计算所得的喷雾贯穿距离和ＳＭＤ值同试验结果相一致,喷雾碰壁模型计算所得的油滴位置图形与高速摄影结果相一致。将已被试验验证后的模型应用于涡流室式柴油机中, 计算了涡流室内喷雾的发展过程,计算结果与高速摄影结果吻合良好。     

基于喷雾可视化装置的碰撞喷雾研究

设计了一套由定容室、供油系统、控制系统、图像采集及处理系统组成的定容弹喷雾可视化试验系统.利用系统对不同背压下,带有中央凸台的TR燃烧室的碰撞喷雾分布特性进行高速摄影研究.通过分析喷雾照片可知随着背压增加,油束的贯穿距减小,喷雾分布的扩散度提高,喷雾锥角增大,碰壁后喷雾空间分布更加均匀,观察结果与理论分析相一致.试验结果表明:系统具有成相清晰、可靠性高、结构简单、成本低廉、操作方便、使用灵活等特点.     

汽油单液滴撞击不同壁面试验研究

为明确汽油单液滴撞壁特性,设计了单液滴撞壁系统,分析了汽油液滴撞壁现象及不同壁面对汽油液滴撞壁结果转捩的影响。研究表明:汽油液滴撞击干壁面时在壁面粘附铺展成一层附壁油膜,附壁油膜促使液滴再次撞壁时发生皇冠射流飞溅现象。附壁油膜越薄,飞溅越剧烈,飞溅持续时间越短。相比硅油膜动力黏度,硅油膜厚度对汽油液滴撞壁后形态演变过程影响更大。汽油液滴撞击硅油膜会稀释硅油膜,稀释前后射流分别为碗状射流、皇冠状射流。随着稀释程度增加,皇冠状射流的二次液滴数量增加,二次液滴中含有壁面硅油组分。无量纲时间τ1时,Rioboo模型能较好地预测铺展因子变化规律,但若超过此时间则Rioboo模型预测不准。     

单液滴在多孔介质内碰壁过程的数值模拟

应用数值模拟方法研究不同尺寸单一液滴碰撞常温多孔介质内壁面时的运动与变形行为.界面跟踪采用基于VOF的体跟踪模型,简化的多孔介质结构应用孔隙网络模型.主要考查了初始液滴碰撞动能、表面能及液滴与多孔介质内壁面相对尺寸大小对液滴碰壁现象的影响,分析了液滴在多孔内壁面上形成液膜、液膜延展碰撞喉道壁面及飞溅破碎等过程的动力学特...     

生物燃料液滴蒸发和燃烧试验研究进展

液体燃料液滴的蒸发和燃烧过程是发动机实现高效清洁燃烧的重要环节。本文通过对比飞滴法、悬浮法、依附法和悬挂法4种常用液滴蒸发和燃烧试验研究方法,阐述和分析了每种方法的优缺点。从液滴蒸发和燃烧特性两个方面展开综述,详细介绍了发动机替代燃料液滴的蒸发和燃烧研究进展及存在的主要问题。最后对液滴蒸发和燃烧试验研究的未来发展方向进行了展望,期望为发动机清洁高效燃烧的研究提供借鉴和参考     

Impingement heat transfer by jet issuing from a cross-shaped nozzle

Heat transfer characteristics and flow patterns were measured over a plate for various separation distances between the nozzle exit and target plate when air issues from a sharp-edged cross-shaped nozzle and impinges on a plate. The local heat transfer coefficients in the radial direction for different circumferential positions were calculated using the wall temperatures measured by means of thermocouples, and flow patterns were observed using an oil-titanium IV oxide method. The isotherms of the infrared images were also measured using an infrared radiometer with a two-dimensional array of indium-antimony (InSb) sensors. The geometric axes were switched as a result of the self-induced velocity of a vortex filament; the convex corners became flat and the concave corners generated outward ejection. The distributions of the iso-heat transfer coefficient contours correspond well to the flow pattern and the isotherm contours. These contours extended diagonally and demonstrated the St. Andrew's cross pattern for short separations, subsequently changing to an octagonal pattern, and then becoming circular at large separations. The correspondence of the heat transfer characteristics to the flow behavior, as well as the heat transfer mechanism are also described. © 1998 Scripta Technica, Heat Trans Jpn Res, 27(3): 192–204, 1998     

单液滴撞击薄液膜产生二次雾化过程的数值模拟

应用数值模拟方法研究单液滴撞击薄液膜的动力学行为.在二维轴对称坐标系内,采用VOF方法与网格局部瞬时加密技术相结合,跟踪液滴和液膜与空气间的气液两相界面.结果表明,液滴撞击薄液膜的演化行为主要受液滴初始动能、表面张力以及液体黏性的影响.初始动能越大,则形成的空间液膜最大高度越大,达到稳定状态越晚,飞溅开始时刻越早,飞溅生成的二次液滴数量也越多;在扩展后期及回缩阶段,空间液膜的形成主要受液体黏度影响,增加液体黏度会阻碍空间液膜飞溅;表面张力增大,形成的空间液膜高度减小、厚度增加,同时阻碍二次液滴的生成.     

喷雾撞壁模型的发展

本文对近些年来喷雾撞壁模型的发展进行了综述。已有的喷雾撞壁模型主要是在常温环境下利用水滴或是柴油液滴进行试验得到的,包含了许多假设和经验的成分,需要进一步改进。     

涡流燃烧室碰撞喷雾模拟分析

应用FIRE软件,对一种吊钟型涡流室式柴油机的压缩、喷雾过程进行模拟,考察气流运动、喷雾方向对混合气形成、分布、扩散过程的影响.对于喷雾过程,主要通过缸内的燃空当量比分析了燃油的分布情况;由油滴在涡流室内的粒径云图观察喷雾的形态.模拟结果表明:涡流室内强烈的气流运动对燃油的雾化作用很大,由于气流的阻尼作用,油滴不断破碎...