水力噴射空氣旋流耦合場(chǎng)流場(chǎng)的模擬與射流霧化調(diào)控方法研究.pdf

1、水力噴射空氣旋流器（WSA）是一種新型高效的氣液傳質(zhì)反應(yīng)設(shè)備。采用雷諾應(yīng)力模型和VOF兩相流模型較好地模擬了WSA的氣相壓降特性和液相回流比，并對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)WSA內(nèi)射霧流化過(guò)程、流場(chǎng)分布、壓力場(chǎng)分布的數(shù)值模擬，以及射流霧化機(jī)理及其調(diào)控方法的研究，得出以下結(jié)論：
　　1. WSA的氣相壓降隨著進(jìn)口氣速的增加先后出現(xiàn)低壓降區(qū)、壓降突跳區(qū)、壓降過(guò)渡區(qū)和高壓降區(qū)等四個(gè)特征區(qū)域。射流在這四個(gè)壓降區(qū)域里，分別表現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)射流、變形

2、與袋式破碎、袋式破碎與剪切霧化和剪切霧化等流態(tài)。
　　2.在速度場(chǎng)的模擬中，切向速度是速度場(chǎng)中數(shù)值最大的，軸向速度次之，徑向速度最小。軸向速度是沿軸向向下逐漸增大，隨著氣速的增加，軸向速度也隨之增加，但軸向速度分布的不對(duì)稱(chēng)性也增大。環(huán)隙部分的軸向速度方向的總體趨勢(shì)是豎直向下，而在排氣管內(nèi)是豎直向上。徑向速度是速度場(chǎng)中數(shù)值變化最大的且在排氣管底部附近區(qū)域存在數(shù)值上最大值。切向速度在進(jìn)口附近速度最大，但存在局部回流，隨著氣速增大，回流

3、區(qū)域逐漸消失。因此增大進(jìn)口氣速是提高WSA的工作效率的有效方法。
　　3.從湍動(dòng)能分布可以看出，相同氣速條件下，耦合空間的湍動(dòng)能沿豎直向下逐漸減小。隨著氣速的增加，湍動(dòng)能的平均值沿豎直方向上變化越大。
　　4.通過(guò)對(duì)WSA壓力場(chǎng)的數(shù)值模擬，得出在氣速16 m?s-1時(shí)，其壓力最大值區(qū)域分布最為對(duì)稱(chēng)，說(shuō)明此處的氣液傳質(zhì)相關(guān)性質(zhì)的狀態(tài)趨于穩(wěn)定，可能是氣液傳質(zhì)的效果從非穩(wěn)態(tài)慢慢到穩(wěn)態(tài)的過(guò)渡，其傳質(zhì)效果達(dá)到最大化；從總體上來(lái)講，隨著

4、氣速的增加，各個(gè)截面湍動(dòng)能分布的對(duì)稱(chēng)性逐漸減弱。在分離空間湍動(dòng)能最大值分布的區(qū)域，隨著氣速變化而逐漸消失，取而逐漸向排氣管底部附近聚合?？偟膩?lái)說(shuō)，動(dòng)壓均值在耦合空間不同截面上的增減幅度比靜壓和總壓均值明顯，且靜壓值與總壓值差異不大。在WSA耦合空間不同橫截面的動(dòng)壓，在壓降突跳區(qū)表現(xiàn)出突然變大的現(xiàn)象。
　　5.通過(guò)各個(gè)壓降區(qū)域的穩(wěn)定數(shù)據(jù)線性回歸后，求出相鄰壓降區(qū)域之間的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。射流霧化發(fā)生在WSA的壓降過(guò)渡區(qū)與高壓降區(qū)域，并隨著進(jìn)口