基于流体体积到离散相模型的鼻喷雾雾化器初次喷雾破碎研究
流体动力学
2023-05-24 v1
摘要
喷雾雾化过程涉及复杂的多相现象。关于内燃机和涡轮喷气发动机燃油喷射等工业应用的喷雾建模，已有大量文献和验证。然而，针对低压应用（如鼻喷雾）的研究寥寥无几，且主要局限于离散相建模。本研究旨在深入了解连续喷雾的外部及喷口近场喷雾特征，并与实验建立了良好的验证。使用三维（3D）X 射线扫描仪提取鼻喷雾喷嘴内部几何结构并重建以构建三维计算模型。采用一种新颖的流体体积到离散相转换模型（VOF-DPM）来追踪液相及其向液滴的转变，该模型基于液团的形状和尺寸。本研究考察了喷雾羽流发展的早期预稳定与稳定阶段。通过定性和定量分析对计算模型进行验证。液柱从喷嘴射出，其基部随时间推进发生畸变，最终形成空心锥液膜。随后，由于不稳定性发生破碎，产生波动形成条带，进而导致二次破碎。本研究深入理解了液体射流破碎与液滴形成，为未来鼻喷雾装置设计及促进更有效靶向鼻腔给药的技术提供了价值。
引用
@article{arxiv.2305.01850,
title = {Primary spray break-up from a nasal spray atomizer using Volume of Fluid to Discrete Phase Model},
author = {Kendra Shrestha and James Van Strien and David F Fletcher and Kiao Inthavong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.01850},
year = {2023}
}
备注
Pre-print to be published in Physics of Fluids Journal, 30 pages, 12 figures