球形液滴蒸发的对流传热数值模拟

沈淳 球形燃料液滴 数值模拟 传热传质特性 流动场

球形燃料液滴的蒸发过程是各类热机燃烧室内燃料燃烧过程的重要阶段,直接影响设备运行的可靠性与技术性能。目前,在对液滴蒸发数值模拟时,都是假设液滴表面对流换热系数均匀,然后通过实验关联式求得,由于实际流动场的复杂性,液滴表面特性并不是均匀,因此了解液滴表面的局部蒸发特性,各种实验关联式计算所得努塞尔数与根据实际流动场中传热传质特性计算而得努塞尔数之间的差别,对于更进一步了解流动场中液滴蒸发作用都有很大的意义。 本文首先通过商业软件FLUENT以及其自带自定义函数(UDF),对等温液滴平衡蒸发模型进行等效,建立了不考虑半径变化的变物性等温液滴平衡蒸发的整场数值模拟计算模型。在上述模型的基础上分析并总结了以下内容: 1.对低雷诺数小粒径条件下的正葵烷液滴蒸发过程进行数值模拟,分析了液滴表面的蒸发流动(斯蒂芬流)以及局部换热(局部奴塞尔数)特性。数值计算结果表明,在考虑液滴表面传质的情况下,对于相同的液滴温度,相同的来流雷诺数而言,粒径不等的液滴,表面无量纲斯蒂芬流和液滴表面相应位置的局部努赛尔数未必相等,这与来流冲击表面无传质硬球规律不一致。总结了液滴蒸发过程中影响液滴表面斯蒂芬流分布的因素。 2.将不同条件下的液滴平均奴塞尔数,与用液滴蒸发计算中常用到的五个实验关联式计算所得经验奴塞尔数进行了比较,计算出两者的相对误差,分析了产生误差的部分原因。 考虑到等温平衡液滴整场数值模型的局限性,本文还建立了液滴内部流动场数值计算模型,并且编制和调试了相应计算程序,为下一步建立更为全面的液滴蒸发整场数值计算模型打下基础。

SciDown文献求助系统（解决99%问题） Public Download 知网 万方 掌桥科研