摇臂式喷头圆射流初级碎裂数值模拟与实验

为探明摇臂式喷头射流碎裂机理，基于VOF多相流模型理论，采用计算流体动力学(CFD)分析软件Fluent，在200~600 kPa的中低压条件下，使用几何重建(Geometry reconstruction)方法进行界面跟踪，用瞬态PISO方案求解控制方程，对摇臂式喷头圆射流初级碎裂进行数值模拟，获得了初级碎裂液滴直径和射流碎裂长度。采用高速摄影技术进行实验测量，分析了初级碎裂液滴直径和射流碎裂长度模拟值和实测值的相对误差，讨论了初级碎裂液滴直径和射流碎裂长度随喷嘴直径和工作压力的变化情况。结果表明，摇臂式喷头圆射流初级碎裂包括连续段、过渡段和碎裂段3个典型形态，喷嘴直径和入口压力是影响射流碎裂长度和射流初级碎裂液滴直径的主要因素，射流初级碎裂液滴直径 D 与喷嘴直径 d （ d >5 mm）有较好的相关性（ D =1.634 d ， R 2 =0.912），初级碎裂液滴直径的模拟值与实测值相对误差为23.92%，拟合精度良好。给出了射流碎裂长度 L 与韦伯数 We 的拟合模型，该模型能较好预测摇臂式喷头在低压条件下射流碎裂长度