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对干粉喷射器数值模拟模型建立的介绍

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对干粉喷射器数值模拟模型建立的介绍

发布日期:2019-04-12 00:00 来源:http://www.nt-great.com 点击:

干粉喷射器数值模拟模型建立的介绍


    这篇文章对干粉喷射器的数值模仿研讨进行了总述。经过对其打开进程的剖析总结,对干粉喷射器内杂乱流场有了较为明白的知道。对模仿剖析进程中凝聚、蒸汽热力学物性、模仿模型等疑问的影响及处理办法进行了剖析总结。经过概括剖析,了解了当时喷射器模仿研讨现状,对干粉喷射器数值模仿研讨的趋势进行展望,并极力探寻更为准确的模仿模型。

  与其他增压设备比照,喷射器具有一个超卓的利益:能够前进引射流体的压力而不直接耗费机械能。并且,喷射器构造简略、操作便利,在当时社会绿色节能的恳求下,喷射器在很多领域里得到了广泛的运用。可是,喷射器内工质的作业进程十分杂乱,分外是以水蒸气为介质的干粉喷射器,水蒸气在超音速活动进程中触及到了很多前语流体力学疑问:如非定常流疑问、激波疑问、非平衡凝聚疑问、边界层处理疑问、湍流疑问等,对干粉喷射器内杂乱活动景象的机理根究变成当下的研讨抢手之一。

  如今,数值模仿研讨办法因为操作便利、形象直观、廉价高效等利益,变成研讨干粉喷射器内杂乱活动进程的首要办法。干粉喷射器的数值模仿研讨始于20 世纪90 时代,跟着核算机技术的打开和蒸汽非平衡凝聚等理论的不断完善,干粉喷射器内数值模仿经历了从理论模型的树立到对模型的不断修正完善的打开进程。

1、模仿模型的树立


  一维模型的树立。早在19 世纪,Zeuner-Rankin将气体动力学引进到干粉喷射器的研讨中,可是在核算时,因为选用一维核算理论,对混合压力和混合面积的处理上遇到了困难,致使动量方程得不到合理的求解。针对此疑问,1942 年,Keenan 和Neumann提出了两种假定:第一种假定两股流体在混合时截面积安稳不变(定常面积混合理论);第二种将两股流体合混合进程看做近似等压进程(等压混合理论),对喷射器规范进行了优化核算。随后,喷射器内的一维模仿模型大都是依据这两个理论树立的。可是因为两种理论在核算时假定了作业流体和混合流体具有一样热力学参数和分子量,核算精度不能满意实习生产中的需求,随后大批专家对其进行了修正完善。1951 年Holton研讨指出流体分子量对喷发系数的核算有首要的影响。Work 和Headrich 等专家也经过试验数据证明了这一点。

  1955 年,Dotteweich 和Monney 则从热力学视点启航,树立了以流体焓值为根底的守恒方程式。1959 年Defrate 和Hoerl研讨开发了一种喷射器参数核算程序,经过核算剖析,指出流体的热力学性质和分子量对喷射器功用的核算有首要的影响,模仿时应思考不一样方位时流体真实热力学物性。1964 年L S Harris对等压混合理论进行了改进,指出等压混合理论中的混合定压应取引射流体抵达声速时的临界压力。1971 年,Francis和Hoggarth在喷射器参数核算时思考阻力的影响树立了核算模型,可是模型中假定作业流体和引射流体的进口滞止温度一样,并没有在实习生产中得到推行运用。

  当喷射器背压较低时,作业流体在超音速活动时通常发作壅塞景象。依据等压混合理论,Munday 和Bagster指出该景象与一截面积有关,引射流体在经过该截面时与作业流体混合可抵达声速活动,并以为该有用面积为一可测常数。随后Huang 对该有用截面积进行了根究,经过核算发现该有用面积随工况的改动而改动,并给出了有用面积和作业压力、引射压力、出口背压以及喷嘴喉部面积之间的函数联络,树立了双壅塞模型,在对实习算例核算中得出了喷发系数核算履历系数。

  1977 年,Emanuel依据前人的核算公式,经过树立压力马赫数和比热之间的联络式对核算模型进行了简化。1981 年,Addy对喷射器扩压段进行了有些研讨剖析,经过拟合修正得出了喷射器功用参数。随后Dutton 和Carroll引证该办法对喷射器压缩比和作业流体滞止压力进行核算,规划了一台用于天然气罐走漏收回的喷射器。1991年,Rice和Dandachi树立了喷发系数μ 和作业流体压力PP、引射流体压力Ph 以及背压Pc 之间的联络,对作业流体流量进行了核算。1995年,Eames思考冲突扔掉的影响对等压混合理论进行了修正,模型中,对蒸汽活动进程中选用等熵假定。1998 年,Grazzini 和Mariani对干粉喷射器内流场进行了数值模仿研讨,剖析中选用定常面积混合理论,将蒸汽作为理想气体思考,并假定喷嘴处作业流体压力和引射流体压力持平。经过模仿剖析发现,理想气体的假定会使模仿结果与实习有较大过失。2004 年,Selvaraju等专家指出,喷射器内流体流速快并且改动剧烈,冲突扔掉随速度的改动改动不该作为常数处理。依据此,对Munday 的模型进行了修正完善。

  前期模仿研讨期间首要是数值模型的初步树立以及选用理想化模型进行一些简略算例,初步提醒了喷射器内水蒸气活动规矩。该期间为后期数值模仿的打开奠定了超卓的根底。

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