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空天技术2024年第01期:基于VOF-DPM方法的连续旋转爆轰发动机气液对撞式雾化破碎的数值模拟

来源:期刊VIP网 时间:


作者:黄佳均;段炼;王翀;张亮;何志霞;

单位:江苏大学能源研究院;

摘要:氧气与煤油的气液对撞式喷油雾化是连续旋转爆轰发动机(Continuously Rotating Detonation Engine,CRDE)可燃混合物供给的核心技术,喷油雾化特性是CRDE点火和燃烧稳定性的关键,但此特性尚不清楚。通过将欧拉多相流模型(Volume of Fluid,VOF)和拉格朗日离散液滴模型(Discrete Phase Model,DPM)耦合的方法,采用VOF方法直接求解较大的液体团块,采用DPM方法追踪小液滴颗粒,以实现从喷嘴内流、喷雾近场到喷雾远场的多尺度耦合,进而在耦合了喷嘴内部流动的影响下探究煤油射流在氧气射流不同流速、不同撞击角度情况下的一次雾化(破碎形态和发展轨迹)和二次雾化过程(煤油液滴的索特平均直径SMD)。基于动态网格自适应,精准捕捉到了煤油射流在氧气射流撞击下的雾化破碎过程和喷雾粒径分布特性。数值模拟研究表明,射流破碎过程中主要发生的是液柱破碎和表面剪切破碎,气体来流速度对液柱破碎的影响较大,撞击角度对液滴数量和平均粒径影响较大。

关键词:连续旋转爆轰发动机;;索特平均直径;;动态自适应网格;;气液对撞式喷雾雾化;;雾化破碎

基金资助:柴油机高压喷射喷嘴内空化热力瞬态特性与空蚀机理(51776088)