雾化 regime 下圆形与非圆形孔口喷流的液滴尺寸特征
流体动力学
2023-08-10 v1
摘要
传统上，圆形孔口被用于产生气溶胶，但近年来非圆形孔口因其更优的雾化和混合特性而受到关注。本工作中，我们通过实验研究了具有相同出口横截面积的三种非圆形孔口几何（椭圆、三角形和正方形）以及一种圆形孔口中煤油（Jet A-1）射流的喷雾形态与液滴尺寸特征。我们的结果显示，在所有测试的由液体韦伯数 表示的出口速度下，非圆形孔口射流的雾化出现意外且尚未报道的粗化现象，其量化表现为 Sauter 平均直径（SMD）的增加。我们将其归因于两种不同的喷雾形态：细丝与核破碎，它们产生了在非圆形孔口射流中明显可见、而圆形孔口射流中较少的大尺寸液体结构，即细丝和韧带。进一步探究时，我们在较低 （对应主破碎结束位置）下考察液滴尺寸体积概率分布，由于喷雾形态导致小尺寸与大尺寸碎片的主导性分布，我们观察到双峰性。在较高 及距喷嘴出口更远处，我们观察到所有孔口射流的双峰性转变为单峰分布，单一峰值位于较低液滴直径处。三角形喷雾中较多的较小液滴数量归因于细丝破碎，而圆形孔口喷雾中较细的细丝使其液滴尺寸小于同样破碎形态的三角形对应物。我们期望我们的结果有助于发动机燃料燃烧、药物喷雾以及 NaOH 喷雾捕集 CO 等多种应用。
引用
@article{arxiv.2308.04652,
title = {Drop size characteristics of sprays emanating from circular and non-circular orifices in the atomization regime},
author = {K. R. Rajesh and V. Kulkarni and S. Vankeswaram and R. Sakthikumar and S. Deivandren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.04652},
year = {2023}
}