湍流噴霧液滴蒸發(fā)與輸運的LES-FDF數值模擬研究.pdf

1、湍流噴霧燃燒廣泛應用于各種軍用和民用動力裝置中，例如航空發(fā)動機、汽車發(fā)動機等。在液體燃料燃燒過程中，液滴蒸發(fā)是其中的重要環(huán)節(jié)。從本質上說，液體燃料燃燒過程是一個擴散燃燒過程，燃燒速度比蒸發(fā)速度快，因此液滴蒸發(fā)的快慢直接影響燃燒的速度，對湍流噴霧液滴蒸發(fā)進行研究有著十分重要的意義。
　　 本文基于大渦模擬(Large Eddy Simulation，LES)方法，將概率密度函數(Probability Density Functi

2、on，PDF)用于推導顆粒所見流場速度的輸運方程，得到顆粒所見流場速度的濾波密度函數(Filtered Density Function，FDF)輸運方程模型；采用修正的無限熱傳導液滴蒸發(fā)模型，考慮對流環(huán)境下傳質、傳熱的不同特點。將以上方法結合，建立完整的數學模型。
　　 開發(fā)和調試了相應的計算程序，將建立的LES-FDF模型用于突擴通道內湍流噴霧過程的數值模擬，對湍流噴霧液滴的運動和蒸發(fā)進行研究。將計算得到的氣相湍流流場的速度

3、、溫度特性以及液滴的速度、直徑和溫度分布等結果與實驗數據進行了對比，兩者符合較好。表明建立的LES-FDF模型可以有效且較準確地描述氣液兩相湍流蒸發(fā)流場：基于大渦模擬的FDF模型可以很好地描述氣液兩相流中亞網格尺度渦與液滴顆粒的相間作用；考慮了亞網格尺度對流因素對傳質、傳熱的影響條件下，采用無限熱傳導液滴蒸發(fā)模型可以較準確地預測液滴的蒸發(fā)規(guī)律。
　　 液滴蒸發(fā)與周圍環(huán)境因素密切相關，本文分析了環(huán)境溫度和環(huán)境壓力這兩個重要因素對液