旋流喷雾中液滴尺寸与速度特性的空间演化
流体动力学
2024-12-19 v1
摘要
燃料雾化产生的喷雾液滴尺寸分布影响燃烧过程的多个方面，如燃油-空气混合、反应动力学和推力产生。在典型喷雾中，液滴尺寸分布在空间上发生演化，在喷雾的近场和远场区域之间存在显著差异。迄今为止的研究通常只关注其中一个区域，且对确切的过渡轴向位置尚不明确。在这项工作中，我们通过考虑旋流雾化器，并在随后喷雾的不同径向和轴向位置测量不同液体流动条件下的液滴特性，从而填补了这一关键空白。我们的结果揭示了无量纲径向液滴速度剖面的轴向变化，而径向液滴尺寸剖面并未呈现此变化，据此我们将近场区域界定为延伸至 2.0 至 2.5 倍液膜破碎长度的区域。超出该距离后，液滴尺寸特性受气流等外部因素影响，被认定为远场区域。此外，我们将沿喷雾中心线的液滴高速流的起源点定位至喷雾液膜破碎的末端。我们还发现，液滴尺寸和速度的全局概率密度函数在近场区域呈双峰行为，在远场区域呈单峰行为，分别可由双高斯分布和伽马分布很好地表示。我们进一步通过数量和体积通量分布、全局平均液滴尺寸、液滴尺寸 () 与轴向速度 () 的相关性、基于液滴尺寸分类的轴向速度以及湍动能 (TKE) 来量化我们的结果，以揭示液滴惯性和气流在决定近场和远场区域统计特性中的影响。我们预期这项工作的发现将指导未来基于喷雾特性的燃烧过程和燃烧室设计研究。
引用
@article{arxiv.2412.13293,
title = {Spatial evolution of droplet size and velocity characteristics in a swirl spray},
author = {S. K. Vankeswaram and V. Kulkarni and S. Deivandren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.13293},
year = {2024}
}