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大雾滴破碎后半径变化率和雾滴破碎所需时间τ为:
其中,B1是破碎时间常数,取决于初始射流的湍流度,其值依喷嘴设计而定。
液滴破碎后形成的小液滴,其半径r与较大射流雾滴的最大不稳定波长成正比,有:
其中,B0为模型常数,取值0.61。
3、喷嘴模型
图1为华能清能院设计的气力式雾化喷嘴的结构。
使用前处理软件ICEM对喷嘴进行全尺寸三维网格划分,见图2。模型采用非结构化四面体网格,网格数量约80万。模拟区域沿x轴总长度为45.57mm,气液相入口段长各为7.3m,坐标原点位于液相入口圆心处。
4、液流初次破碎模拟
使用Fluent模拟液流在混合腔内的初次破碎,以水为雾化介质,空气为雾化辅助气体。视流场为定常流动,湍流模型采用可实现k-ε模型,多相流模型使用VOF模型设置空气为第1相,视为可压缩理想气体,水为第2相。对气液间的相互作用,考虑两相间存在的表面张力作用,设定液相表面张力系数为0.073N/m。
由于喷嘴运行中调节气液相入口压力更为方便稳定,两相入口边界条件都采用压力进口,设置空气进口压力为0.5MPa(总压,以下同)水进口压力为0.5Mpa,喷孔出口压力为0.1Mpa。
压力速度耦合离散采用simple算法,压力选用PRESTO离散方式,动量与体积分数等分别采用二阶迎风以保证模拟精度。适当降低收敛因子至0.3有利于VOF计算收敛,其中动量、体积分数函数、湍动能和湍流耗散项的收敛因子降至0.1。当残差曲线无较大波动并降至1E-05数量级时,计算收敛。
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