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1fae=TiesNewRoan更针局外在喷注碰壁混合的研究现状和存在问题，成功地建巧?错全二维液体喷雾碰壁模型，描述液滴碰壁后拓附、反弹/共附飞贼/附壁射流等现，开3滓型燃烧室内的喷雾混合碟进行_隹数值模拟，其结果比较吻合说明计算模型的巧筑是正确的，具有较高的工程实用价值。末亏六验1引言喷雾过程中，普遍存在喷注碰壁现象，对该现象的研究有利于设计出性能优越的工程产品。在热机中，恰当的燃油喷雾碰壁现象被有意识地加奶立用，如燃烧系统。osKA燃烧系统、了邸燃烧系统、低散热发动机燃烧系统、稀薄燃烧系统等。它们都是通过碰壁，使燃油在空间上和壁面上重新分配，从而达到控制燃烧、降低有害排放的目的近年来细水雾灭火技术引起国际火灾科学界的高度重视，水雾碰壁现象由于抖下=个原因对灭火效果产生影响：1雾滴大小在空间的变化似雾通量的变化；水雾对壁面的冷却作用。由于喷雾碰壁是个极为复杂的物理过程，其中许多机理至今尚不十分清楚。国外虽然提出过些喷雾碰壁的多维模型，但是这些模型有各自的适用范围，尚存在定的缺陷。NaberJD和ReitzR提出射流6和反射化姐600模型抖代替粘附如1模型1]，前者是液滴碰壁后形成液体射流，后者是液滴碰壁后反射，其中射流模型有较好的预测精度，但它并未考虑液滴反弹、飞瓣、液膜形成和蒸发等重要现象，同时忽略碰壁的能量损失，针对送种情况，SlLK提出了不同的喷雾碰壁模型[2]，认为液滴碰壁前后能量保持守恒，并用复杂的空气动力学模型16模型描述壁面引起的液滴破碎现象。1化1将液滴的碰壁模式分为反弹和飞漉13，但没有考虑粘附和附壁射流，这与实验观测结果不符。
美国LosAknos国家实验室的研巧人员经过多年的不懈努力，开发出KWA系列大型软件，能进行流体动力学、喷雾两相流和燃烧的数值计算，取得了很大的成功，但是该系列程序中的喷雾碰壁模型仍采用简单的粘附模型。抖下的计算研巧料实验观测到的物理现象为基础，结合W上所述的NabelJD等学者的工作，对KWA呈序中的喷雾碰壁等模型进行了扩展和修改将喷雾碰壁分为粘附、反弹/粘附、飞瓣/附壁射流图1为不同碰壁模式示意图吉个相互重叠的过程，建立个较全面的描述喷雾碰壁的云维计算模型，综合描述喷雾碰壁的粘附反弹飞附壁射流等物理现象。
组元…的连续性方程_/4是为矢量算子；山、9分别为组分的密度。总、密度凸为扩散系数；《为气流速度；自是喷雾产生的源项，8为克罗内克尔符号，物质1与液体种类有关。
泥合物的动量守恒方程为嗦护。
式中：为气体压力；为端流脉动动能为比体积力；0为个与压力梯度有关的量为粘性应力张量护为由于喷雾产生的单位体积的动量量。
能量守恒方程式中：/为气体的比内能，/为热流矢量；￡为端流动能耗散率0为喷雾产生的源项。
端流模型由于气体的可压缩性，瑞流模型选择修正的双方程模翠L口成7?仿化〔，护托式中；1，份，0护，片，0均为常数；知为与嗔雾相互作用而产生的源项。
中国科学技术大学学报式中：7分别为气体的温度和比洽眠为组分的分子量斯为通用气体常数。
2.2喷方程喷雾过程的动力特性由ontoa山法用离散液滴技术DD来描述。液滴的概率密度分布函数/的控制方程为：逝式中：是时间；为速度为液滴尺寸，J化为在证，V尸点上作用在液滴单位质量上的为欠=为在化点上液滴尺寸7随时间变化的速率温席7表示液滴圆球度少//和。/姑别为由于液滴的碰撞和破碎而产生的源项，2.3喷碰壁模型抖液滴的山《3数为判断准则，它反映液滴的动量抖及表面能量的相对重要性，液滴的Weber数由下式计算：式中：为液滴的法向速废成为入射液滴的直佐60时，粘附，即液滴碰壁后枯附在壁面上；l爬≤2化反弹/粘附即部分液滴反塍另部分液滴粘附在壁面上。设反弹液滴体积松与碰壁液滴体积之比为数学期望是的个正态分布。液滴的反弹角等于其入射角。考虑到碰壁时液滴有动能的损失，反弹液滴速度和碰壁液滴速度之比为上式中的￡称为能量损失系涫￡=/，即它与入射角如有关，不同的液体种类、壁面情况和环境压力等，￡的计算方法不同，抖下的计算中，取8=[1_化95加2日，]2[4].
谬仿时，飞搬/附壁射流，此时部分液滴飞搬，另部分在壁面上形成附壁射流。设飞搬液滴半径与碰壁液滴半径0之比为：上式中的伯为0?1之间的随机数。飞瓣速度大小与碰壁速度大小关系满足9式，但飞瓣的反射角也和周向角电由下式求出：上面所述的0〔3，〔4为通过实验碗定的常数，与液体种类和喷雾形式等有关，对于吉油机燃烧室内喷雾，分别为5.泌、0.5和1.
3数值计算方法数值方法采用发展的任意拉格朗0欧拉法ALE.根据AU：法，在空间上使用中屯、羞分和迎风差分相结合的方式在时间上采取显隐结合方法。为了兼顾欧拉和拉格朗日两种计算方式，将每个时间步长分为A、B、兰个阶段。前两个阶段是拉格朗日方式，不考虑对流项，网格智时保持不动，A阶段计算方程中的扩散项和源项，B阶段通过隐式迭代求出压力在本时刻的新值，阶段进行欧拉计篇把每个网格点按照规定的速度移动到新的位置，并计算穿过边界的对流通量。液体喷出喷嘴后，雾化成尺寸各异的大量细微液滴，液滴在气体流场中运动，受到气体宏观流动和端流脉动的强烈影响，从而不断与周围气体进行质量、动量和能量交换。液滴的动态特性体现在方程7中，液滴对周围气体的费合作用体现在气流运动控制方程的源项中。
愤碰壁兰维数值模拟。1定容燃烧弹中愤碰壁混合云维数值模拟根据上述所建数学模型模拟圆筒定容弹中的喷雾过程。取常温25°环境密度为7.巧1堪13喷雾持续期为1.巧1嘴端峰值压力是69.0193、半波喷射；喷孔直径为化巧。多维模拟结果可抖得到过程的大量信息，这里仅示出喷雾过程粒子轨迹图见图2.图示出在相同条件下的喷雾过程激光纹影高速摄影照巧司。
因为许多参数包括气流速度、雾滴速度、滴径大小和温度的变化*终都会影响雾滴在空间随时间的分布。由对比可抖看出，模型预测的喷雾形态与实验结果吻合良好，可化正明，所建模型具有较好的可靠性，模拟结果具有较高的预测精度。
由图还可抖发现，喷注垂直碰壁后的发展是抖着壁点为中如，沿壁面在径向呈对称的扩散分布，形成由液膜和液雾组成的爬壁泥合层，泥合层上稀下浓。
4.2浴盆型燃烧室内燃油碰壁混合云维数值模拟抖柴油机中广泛使用的浴盆型燃烧室结构为例，对其中燃油碰壁泥合进行H维数值模拟。取喷雾的初始速度为1008喷油开始时刻为19.5°810：喷油持续期为12.5、喷嘴狱和喷雾窗问角度遍字§轴线狱岳截励1、狱鹇寺别指出的巷盛藤蛹：/实际燃烧室中喷嘴的位置和喷雾空间角度等参数，其目的是为了突出表现燃油碰壁混合过，程的点，同时也为今后相关燃烧依据。模拟的结果见图4~图6，图。为喷雾时燃烧室内空气运动矢喷雾时正截面上空气运动矢量图6.6《机量；图5为喷雾过程粒子轨迹锾=1时表示底截面，：增大时表示截面离底面的距离逐渐增加。
困6液体蒸汽浓度等势线图由模结果可料发现：喷雾可抖使燃烧室内的空气运动形态发生较大变化由图4可抖看出压缩挤流的方向发生逆转；在喷雾中屯、区域，由于雾滴与空气的帮合作用，使空气运动速度大大加；在喷注周围有较强烈的空气卷吸运动；当雾滴碰壁化液滴的Weber数大小决定了液滴碰壁后是否发生粘附。反弹/粘附。ス皆附壁射流，所喷射角度、喷射速度、壁面和空气运动情况等影响碰壁泥合时燃油在空间和壁面上的二次分布。通过优化结构参数和运行参数，使燃油在空间和壁面上有合理的分配可达到控制燃的目的。
5结论喷雾碰壁是工程上普遍存在的现象，由于其复杂性，抖往的研究并不充分。抖上抖实验观测到的物理现象为基础，将喷雾碰壁分为粘附、反弹/粘附。飞/附壁射流=个相互重叠的过程，建立了较全面的描述喷雾碰壁的云维计算模型，综合描述喷雾碰壁的粘附、反弹、飞瓣。附壁射流等物理现象，模拟计算结果与实验结果有较好的致性，表明所建模型具有较高的预测精度，为今后利用数值模拟手段指导和减少实验研究，为实现对相关产品进行参数优选和优化设计打下基础，史绍熙，李理光，许斯黄叶舟。高压喷射下自由射流和受限碰壁喷雾特性的试验研究。内燃机学报，1997，1541?氏
