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多级旋流空气雾化喷嘴高空气动雾化场的数值研究
多级旋流空气雾化喷嘴高空气动雾化场的数值研究
摘要
本文主要研究了多级旋流空气雾化喷嘴在高空气动雾化场中的数值模拟。采用计算流体力学软件ANSYSFluent对多级旋流空气雾化喷嘴的喷雾效果进行了数值模拟，分析了喷嘴结构和工作参数对喷雾效果的影响，得出了最佳工作参数。研究结果表明，多级旋流空气雾化喷嘴具有优良的喷雾性能，喷雾管道角度、旋流室直径和进口速度是影响喷雾效果的三个主要因素。
关键词：多级旋流空气雾化喷嘴；高空气动雾化场；数值模拟
Abstract
Thispapermainlystudiesthenumericalsimulationofmulti-stageswirlingairatomizationnozzleinhigh-altitudeaerodynamicatomizationfield.TheCFDsoftwareANSYSFluentwasusedtosimulatethesprayingeffectofmulti-stageswirlingairatomizationnozzle,andanalyzedtheinfluenceofnozzlestructureandworkingparametersonthesprayingeffect,andobtainedthebestworkingparameters.Theresearchresultsshowthatthemulti-stageswirlingairatomizationnozzlehasexcellentsprayingperformance,andthethreemainfactorsaffectingthesprayingeffectaretheangleofthesprayingpipe,thediameteroftheswirlingchamberandtheinletvelocity.
Keywords:multi-stageswirlingairatomizationnozzle;high-altitudeaerodynamicatomizationfield;numericalsimulation
一、绪论
空气雾化是一种常用的液体分散技术，广泛应用于化工、环保、农业等领域。随着社会经济的发展，空气雾化技术的应用也越来越广泛。多级旋流空气雾化喷嘴是一种新型的雾化设备，具有能量消耗少、雾化粒径小、雾化均匀等优点。因此，对多级旋流空气雾化喷嘴的研究一直是各界关注的焦点。
本文基于计算流体力学原理，以多级旋流空气雾化喷嘴为研究对象，对其在高空气动雾化场中的雾化效果进行了数值模拟，分析了喷嘴结构和工作参数对喷雾效果的影响，并得出了最佳工作参数，为多级旋流空气雾化喷嘴的设计和使用提供了理论依据。
二、研究方法
本文采用计算流体力学软件ANSYSFluent进行数值模拟。喷嘴和管道采用三维建模，采用k-ε多元模型进行数值模拟，计算颗粒物的大小和分布。根据正交实验设计原则，将喷嘴的工作参数包括进口速度、旋流室直径、喷雾管道角度等参数进行多因素组合，进行喷雾性能试验，并通过统计学方法得出最佳工作参数。
三、数值模拟结果及分析
在进行数值模拟前需要进行网格划分。由于本文研究的多级旋流空气雾化喷嘴属于三维流体力学问题，所建模型较为复杂，需要进行较高的精细网格划分。数值模拟结果显示，在不同的工作参数下，多级旋流空气雾化喷嘴的雾化效果表现出明显的区别。
从数值模拟结果可以看出，多级旋流空气雾化喷嘴的喷雾效果与进口速度、旋流室直径、喷雾管道角度三个主要因素密切相关。当进口速度较大、旋流室直径较小、喷雾管道角度较小时，多级旋流空气雾化喷嘴的雾化效果较好。因此，可以通过调整这些工作参数来获得较好的喷雾效果。
四、结论
本文数值模拟了多级旋流空气雾化喷嘴在高空气动雾化场中的喷雾效果，分析了喷嘴结构和工作参数对喷雾效果的影响。通过正交实验设计和统计学方法得出了最佳喷雾工作参数，为多级旋流空气雾化喷嘴的设计和使用提供了理论依据。研究结果表明，多级旋流空气雾化喷嘴具有优良的喷雾性能，喷雾管道角度、旋流室直径和进口速度是影响喷雾效果的三个主要因素。
本研究中使用的数值模拟方法可广泛应用于其他雾化设备和工艺中，为优化喷雾设备设计和操作提供有力的支持。未来的研究工作可以将实验数据与数值模拟结果比较，以验证数值模拟的准确性和可靠性。