靜止空氣環(huán)境中粘性平面液膜的非線性穩(wěn)定性分析.pdf

1、噴射和霧化是內(nèi)燃機工作過程中液體燃料質(zhì)量和熱量傳遞的基礎(chǔ)，合理的組織燃料的噴射和霧化可以提高內(nèi)燃機的工作效率。碎裂機理的研究是一直是研究的重點和難點之一，對射流碎裂機理的研究還處于積累發(fā)展階段，最終目標是采用非線性穩(wěn)定性理論，得到基于雷諾方程的粘性射流噴射進入可壓縮氣流中的時空模型。 導師曹建明教授應用粘性非線性的納維-斯托克斯(N-S)守恒控制方程和邊界控制方程推導出了粘性液體表面波非線性量綱-準則關(guān)系式。在控制方程中，質(zhì)量守

2、恒方程是線性的，但動量守恒方程則是非線性的，保留了對流相前擾動速度的非線性項，可以用于粘性有旋射流的非線性穩(wěn)定性研究。本文根據(jù)推導的靜止空氣環(huán)境中的量綱一色散準則關(guān)系式，利用FORTRAN語言進行編程，采用Miller方法求得方程的數(shù)值解。結(jié)果顯示：表面波K隨噴射軸向位移χ的增大而減小，表面波增長率ωr隨χ的增大而減小，說明表面波增長率越大，液膜的碎裂長度越短，表面波增長率是評價液膜碎裂過程中穩(wěn)定性的有效指標。 根據(jù)數(shù)值計算曲線

3、和碎裂條件，進行了靜止空氣環(huán)境中平面粘性液膜碎裂過程的穩(wěn)定性分析，找到了低流速瑞利模式下平面液膜碎裂的穩(wěn)定性評價指標：ωr/Rel、ωr，Wel、和ωr/Eul。ωr/Rel和ωr/Wel隨噴射流速U1或液膜半厚度α的增大而減小，ωr/Eul隨噴射流速U1或液膜半厚度α的增大而增大。當液膜半厚度一定時，在噴嘴的每一個軸向位置上，都有一組碎裂點量綱-參數(shù)(ωr，Rel)、(ωr/Wel)b、(ωr/Eu1)值，距噴嘴出口越遠，(ωr/Re

4、，)b和(ωr/Wet)b值越小，(ωr/Eu1)b值越大。當減小噴射流速U1或液膜半厚度α使得該位置點的ωr/Rel≥(ωr/Re1)b、ωr/Wei≥(ωr，/Wel)b、ωr/Eul≤(ωr/Eu1)b時，液膜就會碎裂。反之，當增大噴射流速U1或液膜半厚度α時，由于該位置點的ωr/Rel<(ωr/Rel)b、ωr/ Wel<(ωr/Wel)b、ωr/Eul>(ωr/Eul)b，液膜將保持穩(wěn)定而不會碎裂。在這種情況下，液膜將延長，直