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雷达卡
液滴碰撞动力学与层流预混火焰动力学的研究
内燃机喷雾燃烧是多相、多尺度、强烈非线性的科学问题,包含诸多液滴动力学和火焰动力学基本物理现象。从机理层面深入认识这些基本物理现象是实现高效、清洁燃烧的重要理论基础。
本课题针对液滴碰撞动力学问题开展了数值模拟研究,并考虑到两相流和预混火焰在流体本质上的相似性,提出了适用于预混火焰模拟的扩散界面方法。为简化问题,研究中仅考虑层流情况。
研究采用格子玻尔兹曼方法作为计算平台,并首先对其广泛应用的伪势类多相流模型进行了评估分析。结果表明,数值稳定性和两相共存密度均与松弛时间相关,且界面虚假速度处于较高水平。
在此基础上,对基于相场方法的Lee多相流模型进行改进,通过采用多松弛时间碰撞算子并进行柱坐标变换,实现了高密度比和低流体粘性下轴对称两相流问题的稳定模拟。实验验证结果表明,改进后的模型能够定量地预测液滴变形、碰撞结果以及内部混合特性。
基于改进的多相流模型,开展了牛顿流体液滴碰撞动力学的模拟研究。结果表明,液滴碰撞过程中存在强烈的流场应变,Weber数(We)和直径比是影响液滴变形及碰撞结果的决定参数。
另一方面,Ohnesorge数(Oh)虽 ...
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