水在气体辅助雾化喷 嘴内特性的数值模拟
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摘 要
本课题主要是在研究水在气体辅助雾化喷嘴内的特性，通过借助数值模拟的方式进行研究。在气体辅助雾化喷射模型中，为了加速液膜的破裂，喷嘴经常会添加上辅助空气，而液体则通过喷座的作用形成液膜，空气直接冲击液膜以加速液膜的破碎。目前国内外关于对气体辅助雾化喷嘴的研究极少，故而迫切需要对其进行完善的研究。首先对喷雾的传热传质过程进行分析，建立平衡方程，通过物理模型分析影响传热传质过程的主要因素，并建立数学模型作为数值模拟的基础，通过理论对数值模拟中模型的选择提供了指导。
利用计算流体力学软件FLUENT，对喷雾过程的模型原理和方法进行了阐述，分别从速度，流量，喷射角度等参数的设置上进行了探索，并总结出喷雾过程的模拟方法。所以在对各种空气辅助雾化喷嘴及其雾化特性分析的基础上，以空气、水为工质，利用FLUENT软件对喷嘴的雾化特性进行了详细的实验研究。
关键词: 喷雾冷却 气体辅助 喷嘴 数值模拟
Numerical Simulation of the Characteristics of Water in Gas Assisted Atomizing Nozzle
Abstract
This topic is mainly to study the characteristics of water in the gas-assisted atomization nozzle, through the use of numerical simulation of the way to study. In the gas-assisted atomization spray model, in order to accelerate the rupture of the liquid film, the nozzle is often added to the auxiliary air, and the liquid through the action of the nozzle to form a liquid film, air directly impact the liquid film to accelerate the liquid film broken. At present, there are few researches on gas-assisted atomization nozzles at home and abroad, so it is urgent to study it well. Firstly, the heat and mass transfer process of the spray is analyzed, and the equilibrium equation is established. The main factors influencing the heat and mass transfer process are analyzed by the physical model. The mathematical model is established as the basis of numerical simulation. The model is selected by the theory The guidance.
The model and method of the spray process are expounded by using the computational fluid dynamics software FLUENT. The parameters such as velocity, flow rate and jet angle are discussed respectively, and the simulation method of the spray process is summarized. Therefore, based on the analysis of various air-assisted atomization nozzles and their atomization characteristics, the atomization characteristics of the nozzles were studied by using FLUENT software in air and water.
key words: spray; air assisted; nozzle; numerical simulation
第一章绪论
本章阐述了该课题的研究背景，国内外各研究现状以及对数值模拟的研究方法的概括，最后展示了本课题的研究方法以及对未来的展望。
1.1 研究背景
当前，我国经济一直持续增长，而随着城市化进程的推进，居民收入水平的增加，加上近年来全球变暖、高温问题日益严重，人们对环境舒适度的需求也随之提升。而在许多生产工业中，会产生大量的热量，有人们生活方面的，也有工业生产上面的，如果热量不及时散发，就会影响人类的各种生产活动，所以一般要降温冷却来保证居民生活的舒适度和工业生产的完成。常见的冷却方法有自然冷却，强迫对流冷却，直接蒸发冷却等方式，而近年来受到广泛关注的喷雾冷却技术也属于直接蒸发冷却技术的新形式。同样的，喷雾冷却具有其他冷却方式所没有的特点，比如散热能力好，与固体表面之间没有接触热阻等[1]。
喷雾冷却的应用范围十分广泛，几乎涵盖了生产生活的各个方面，如激光医疗、金属切削、电子元件、钢铁锻造等。与此同时，喷雾冷却还能够有效地降低室内室外温度，尤其是对于开阔的、流通空气的室外，降温后潮湿的空气能及时被带走，不容易堆积在一起，具有很高的应用价值。但是由于喷雾液滴喷出后由于多种环境因素和自身因素的影响，受到了很大应用上的制约，所以需要对喷雾冷却的各方面参数进行深入研究和探索。而本课题主要研究的是气体辅助雾化喷嘴喷淋冷却的特性，因此需要进行具体的分析。
1.2国内外研究现状
早在上个世纪七十年代，人们为了避免金属加工中出现的高温影响产品质量，通过喷射装置将流体喷射到工具上来降低刀具和工件的温度。但是系统的换热机理的研究则是在1989年的美国纽约国际传热会议上，卡内基美隆大学的教授首次正式提出喷雾冷却这个概念，人们预估到这个技术的广泛前景，由此，各国学...
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