低出口压力下喷嘴内部空化流动模拟分析

2013-05-18 李建昌 东北大学机械工程与自动化学院

  采用Ansys Fluent 软件并基于Schnerr 与Sauer 空化模型, 对出口压力小于10 Pa 平口喷嘴内部的空化流动进行了模拟, 研究了喷射压力和喷嘴直径对喷嘴内部蒸汽体积和湍动能分布的影响。结果表明, 高喷射压力( 10 MPa) 对喷嘴内部蒸汽体积的作用减弱, 喷射压力为10 MPa 时, 喷嘴出口径向上的蒸汽体积大于其它喷射压力下的蒸汽体积, 可获得较好的空化效果; 喷嘴内的湍动能随喷射压力的增加而增加; 喷嘴直径对喷嘴内部的空化流动有很大的影响, 喷嘴直径越小所产生的空化流动越强烈, 对比其它直径的喷嘴, 直径为0.1 mm 的喷嘴在出口处的蒸汽体积和湍动能较大, 有助于雾化质量的提高。

  伴随着納米资料和納米系统的发展趋势, 缩聚物有机肥料物納米功效胶片和珍珠棉, 因为线质量轻、柔韧度性好及利于生产加工等优点有哪些和缺点已在工业生产、医疗器械及科枝各个领域中得出范围广的广泛应用。納米系统与高效液相资料流程融合急剧密封, 由于水溶液制得缩聚物胶片和珍珠棉的方式方式方法核心有旋涂法、喷墨打印出法和溶胶-凝胶的作用法( so-l gel) 等, 而负压室抑尘喷洒法最为制得缩聚物胶片和珍珠棉日趋新技术的方式方式方法, 以破乳低密度、膜厚不规则人工控制及残渣少等优点有哪些而受到大家观注。近些余载来, Mo 等经过负压室输送法纪得了聚碳酸( -t Bu) 4CuPc) 、聚丁二烯MEH-PPV 和PMMA 等缩聚物有机肥料物納米功效胶片和珍珠棉, 并分析了所制得胶片和珍珠棉的形貌与微电子属性。为拿到光洁低密度的缩聚物胶片和珍珠棉以供对其能确定定性分析, 对喷头输送流场确定了过量的分析, 发现喷头内部的的空化进出是不良危害抑尘喷洒属性的核心原因, 其在喷头内所致的混乱对吸雾特效可能会导致的不良危害高远于喷头外部链接空气当中的不良危害, 空化湍流进出在务必层次上都有利于吸雾特效的增进; 并且,低出口量的压力促使喷头内空化进出的确立, 齐头并进一大步增进吸雾特效。

  在真空喷射法制备聚合物薄膜过程中, 喷嘴直径一般只有零点几毫米甚至几十微米, 流体通过喷嘴的流速较高, 喷射持续时间很短, 且存在高湍流强度及气液两相流的复杂性, 使得很难直接观测和测量喷嘴内部的流动状态, 因此对喷嘴内部的空化流动进行多维数值模拟成为一种有效的研究手段。前期的模拟分析发现, 当出口压力低于0. 1MPa 时, 其对喷嘴内部的空化流动影响很小,在相关文献中, 真空喷射法制备聚合物纳米薄膜研究所设定的真空室真空度一般小于《10 Pa, 且有关低压下喷嘴内部的流动过程的研究鲜有报道。本文以真空喷射法制备聚合物薄膜为出发点, 利用Ansys Fluent 和Gambit 软件对低压力( 10 Pa) 下平口喷嘴内的空化流动进行了模拟分析, 研究了不同喷射压力和喷嘴直径对喷嘴内部的蒸汽体积分数和湍动能( turbulent kinetic energy,TKE) 分布的影响, 真空技术网(//crazyaunt.cn/)认为这对喷嘴结构优化和喷射参数设定具有实际的指导作用。

  几何体模式及边缘状况   高压喷头是喷出体系中首要的组建部位, 论文选取Suh 等深入分析方案的平口高压喷头, 它是机诫做雾化照射到式高压喷头中的最简洁明了的另外一种压高压喷头, 其深入分析方案享有密切代表着性。平口高压喷头的几何的尺寸大小和的界限能力长为1 如图所示, 高压喷头通道口锐边, 通道口外径D 和喷孔的长度L 分开 为0.8 mm 和1 mm, 进口商外径d 总体设制为0.2mm; 高压喷头通道口和进口商分开 通过压通道口和进口商的界限能力, 算起出来方式域四壁均为Wall, 有相拟无滑移。为增多算起出来方式量, 凭借Gambit 图片软件将高压喷头内外部空化位置的摸拟算起出来方式减化为二维轴对应点方面, 网格在靠到定位轴线和物面附近商场处读取。

平口喷嘴的几何尺寸和边界条件

图1 平口高压喷嘴的立体几何长度和分界要求   这段话根据Gambit 软文养成了平口喷管建模 , 并通过Ansys Fluent 软文中的Schnerr 与Sauer 空化建模 对低出平台进气口压差( < 10 Pa) 平口喷管内的空化流入量做出了仿真, 科研了喷涌压差和喷管尺寸对喷管内过热蒸气式效率和湍势能布局的不良影响到到。结局显示, 低喷涌压差( < 10 MPa) 对喷管内的空化流入量不良影响到到巨大, 而当喷涌压差超过10 MPa 时, 喷涌压差对空化流入量的使用不非常明显; 在10 MPa 时, 喷管内空化层延长至喷管出平台进气口, 养成可以空化流, 出平台进气口径往前的过热蒸气式效率超过任何的喷涌压差下的过热蒸气式效率, 可拿到好的空化流入量; 如今喷涌压差的增强, 水射流在喷管平台进气口断面处生成飞速的流入量传输率, 并在边界条件处付进养成巨大的扰动势能, 喷管内湍势能增强; 喷管尺寸是不良影响到到喷管内外空化流入量的比较重要客观因素, 喷管尺寸越小, 水射流在最长的河流喷管平台进气口断面处的水流量增强会生成减弱的空化流入量, 对照任何的尺寸的喷管, 尺寸为0.1 mm 的喷管在出平台进气口处的过热蒸气式效率和湍势能较高, 助于做雾化效率的升高。