水在氣體輔助霧化噴 嘴內特性的數值模擬
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摘 要
本課題主要是在研究水在氣體輔助霧化噴嘴內的特性，通過借助數值模擬的方式進行研究。在氣體輔助霧化噴射模型中，為了加速液膜的破裂，噴嘴經常會添加上輔助空氣，而液體則通過噴座的作用形成液膜，空氣直接沖擊液膜以加速液膜的破碎。目前國內外關于對氣體輔助霧化噴嘴的研究極少，故而迫切需要對其進行完善的研究。首先對噴霧的傳熱傳質過程進行分析，建立平衡方程，通過物理模型分析影響傳熱傳質過程的主要因素，并建立數學模型作為數值模擬的基礎，通過理論對數值模擬中模型的選擇提供了指導。
利用計算流體力學軟件FLUENT，對噴霧過程的模型原理和方法進行了闡述，分別從速度，流量，噴射角度等參數的設置上進行了探索，并總結出噴霧過程的模擬方法。所以在對各種空氣輔助霧化噴嘴及其霧化特性分析的基礎上，以空氣、水為工質，利用FLUENT軟件對噴嘴的霧化特性進行了詳細的實驗研究。
關鍵詞: 噴霧冷卻 氣體輔助 噴嘴 數值模擬
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
第一章緒論
本章闡述了該課題的研究背景，國內外各研究現狀以及對數值模擬的研究方法的概括，最后展示了本課題的研究方法以及對未來的展望。
1.1 研究背景
當前，我國經濟一直持續增長，而隨著城市化進程的推進，居民收入水平的增加，加上近年來全球變暖、高溫問題日益嚴重，人們對環境舒適度的需求也隨之提升。而在許多生產工業中，會產生大量的熱量，有人們生活方面的，也有工業生產上面的，如果熱量不及時散發，就會影響人類的各種生產活動，所以一般要降溫冷卻來保證居民生活的舒適度和工業生產的完成。常見的冷卻方法有自然冷卻，強迫對流冷卻，直接蒸發冷卻等方式，而近年來受到廣泛關注的噴霧冷卻技術也屬于直接蒸發冷卻技術的新形式。同樣的，噴霧冷卻具有其他冷卻方式所沒有的特點，比如散熱能力好，與固體表面之間沒有接觸熱阻等[1]。
噴霧冷卻的應用范圍十分廣泛，幾乎涵蓋了生產生活的各個方面，如激光醫療、金屬切削、電子元件、鋼鐵鍛造等。與此同時，噴霧冷卻還能夠有效地降低室內室外溫度，尤其是對于開闊的、流通空氣的室外，降溫后潮濕的空氣能及時被帶走，不容易堆積在一起，具有很高的應用價值。但是由于噴霧液滴噴出后由于多種環境因素和自身因素的影響，受到了很大應用上的制約，所以需要對噴霧冷卻的各方面參數進行深入研究和探索。而本課題主要研究的是氣體輔助霧化噴嘴噴淋冷卻的特性，因此需要進行具體的分析。
1.2國內外研究現狀
早在上個世紀七十年代，人們為了避免金屬加工中出現的高溫影響產品質量，通過噴射裝置將流體噴射到工具上來降低刀具和工件的溫度。但是系統的換熱機理的研究則是在1989年的美國紐約國際傳熱會議上，卡內基美隆大學的教授首次正式提出噴霧冷卻這個概念，人們預估到這個技術的廣泛前景，由此，各國學...
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