一种在预膜式空气雾化直接数值模拟中考虑液膜厚度演化的计算方法
流体动力学
2023-02-02 v1
摘要
预膜式空气雾化广泛应用于航空发动机。关于空气雾化器的环形构型的基础研究难以实现。因此，研究人员聚焦于平面构型。为此，卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）开发了一台测试装置以开展实验活动，构建了涵盖不同条件下结果的大型数据库。此类数据可用于验证关于这些装置上一次雾化的两相流计算。本研究通过 PARIS 代码中的流体体积（VOF）方法，对 KIT 平面构型提出直接数值模拟（DNS）。与文献中报道的 DNS 相比，其新颖性在于使用了一种边界条件，该条件不仅考虑气体来流湍流，还考虑 DNS 入口处液膜厚度的时空演化及其对湍流的影响。所提方法需计算前置单相与两相流大涡模拟。结果仅考虑域入口处恒定（时间与展向均恒定）液膜厚度的 DNS 进行比较，验证了该工作流程。所提方法改进了破碎机制的定性描述，因其不同阶段（预膜器边缘后的液体积聚、液袋形成、液袋破碎、细丝形成与细丝破碎）在给定时间快照下于展向共存。这意味着比恒定液膜厚度情形所预测的更连续的雾化，后者在给定时刻沿预膜器展向呈现相同破碎阶段，并导致更离散的雾化事件集。所提工作流程可量化预膜器上方液膜流动演化对一次破碎频率与雾化特征的影响。
引用
@article{arxiv.2209.15500,
title = {A computational methodology to account for the liquid film thickness evolution in Direct Numerical Simulation of prefilming airblast atomization},
author = {R. Payri and F. J. Salvador and M. Carreres and C. Moreno-Montagud},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.15500},
year = {2023}
}
备注
Preprint submitted to International Journal of Multiphase Flow