高挥发性液体电燃料闪沸微液滴中考虑气泡间相互作用的蒸汽泡生长量纲分析
流体动力学
2023-03-14 v1
摘要
由可再生电力和碳源生产的电燃料（e-fuels）近年来作为交通领域化石燃料的有前景替代品受到显著关注。然而，高挥发性e-fuels（如短链氧亚甲基醚）易发生闪蒸现象，其伴随蒸汽泡的形成与生长，并随后发生液射流爆炸性破裂。在汽车或低温发动机背景下模拟此类高挥发性液体燃料的闪沸喷雾在数值上具挑战性，原因包括：（1）多蒸汽泡存在下气泡生长过程的复杂性；（2）需使用极小时间步长以准确捕捉闪沸过程相关潜在物理。本文中，我们首先提出一种考虑气泡相互作用及有限液滴尺寸效应的闪沸微液滴气泡生长模型。基于新推导的Rayleigh-Plesset方程的量纲分析，进而推导出一种简化的半解析气泡生长解（同样包含气泡相互作用），以在较大时间步长下对宽泛工况范围内的气泡生长行为作出合理精度估计。所推导的半解析解被证明可良好近似描述气泡整个生命周期内的生长速率。研究发现，与无气泡相互作用的生长相比，气泡相互作用因蒸汽泡生长更慢而延迟了液滴破裂的发生。此外，与DNS结果对比表明，所提气泡生长模型能合理捕捉导致更小体积液滴膨胀的气泡相互作用影响。
引用
@article{arxiv.2303.07124,
title = {Dimensional Analysis of Vapor Bubble Growth Considering Bubble-bubble Interactions in Flash Boiling Microdroplets of Highly Volatile Liquid Electrofuels},
author = {Avijit Saha and Abhishek Y. Deshmukh and Temistocle Grenga and Heinz Pitsch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.07124},
year = {2023}
}