排灌机械工程学报

作者：蒋小平*,王帅,陈建华,季静,朱朝佳,朱兴业

单位：1. 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心, 江苏 镇江 212013;2. 南京农业大学国家信息农业工程技术中心, 江苏 南京 210095; 3. 无锡海升高压泵有限公司, 江苏 无锡 214174

关键词：扇形喷嘴,雾化特性,液滴速度,液滴直径,液滴通量,离散相模型质量浓度

基金：国家重点研发计划项目(2017YFC0404204);江苏省重点研发计划项目(BE20211308,BE2019306,BE2017334);江苏省信息农业重点实验室开放基金资助项目(KLIAKF1802)

针对扇形喷嘴雾化特性问题,在Ansys Fluent中基于Taylor Analogy Breakup(TAB)破碎模型,采用Eulerian-Lagrangian连续相与离散相耦合算法,实现了扇形喷嘴的液滴破碎、雾化形成及气液两相流场的非定常数值模拟,完成了喷射压力与喷雾高度2个参数对扇形喷嘴液滴速度、液滴直径、离散相模型(DPM)质量浓度、液滴通量(N)等雾化特性参数的影响研究,通过激光粒度仪在试验台上得到了液滴索特平均直径(DSM),并与模拟结果进行了对比.研究结果表明:随着喷射压力的升高,液滴的速度越大,液滴在计算域内平均停留时间越短,在计算域停留的液滴数越少;液滴的索特平均直径(DSM)、液滴体积中值直径(DVM)、数量中值直径(DNM)随着喷射压力的升高越来越小,喷射压力为0.3 MPa后液滴DSM减小的趋势变大,这有利于改善实际作业中的雾化质量,当然在有风状态下也会加大雾滴飘逸的风险.喷雾高度对液滴DSM影响不大.不同喷射压力下DPM质量浓度以及喷雾的覆盖面积不受喷射压力的影响,由于N的变化与液滴DSM呈三次方,与覆盖面积A呈反比关系,液滴的数量通量随着喷射压力的变大而逐渐变大.DPM的质量浓度随着喷雾高度的升高而逐渐降低,喷雾的覆盖面积随着喷雾高度的升高而逐渐变大.由于液滴的DSM随喷雾高度的变化可忽略不计,因此液滴数量通量随着喷雾高度的增加而逐渐变小.不同喷射压力下和不同喷雾高度下试验和模拟计算所得到的DSM变化趋势一致,整个过程的误差不超过10%.

来源：2022年第10期

《排灌机械工程学报》期刊编辑部

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