Численное моделирование процесса распыливания керосина центробежной форсункой

1 / 18

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2016. № 3 37
DOI: 10.18698/0236-3941-2016-3-37-54
УДК 621.454.2
Численное моделирование процесса
распыливания керосина центробежной форсункой
Е.А. Строкач, И.Н. Боровик
Московский авиационный институт (национальный исследовательский
университет), Москва, Российская Федерация
e-mail:
Проведено численное исследование модели распада жидкой пленки LISA на при-
мере распыливания керосина центробежной однокомпонентной форсункой в
воздушную среду при нормальных условиях. Определены зависимости среднего
диаметра Заутера капель керосина от параметров исследуемой модели — по-
стоянной пленки, постоянной лигамента, от выбора модели турбулентности и
подхода к моделированию лобового сопротивления капель. Численное моделиро-
вание выполнено с использованием программного кода ANSYS FLUENT. Прове-
дено сравнение результатов расчета с экспериментальными данными опреде-
ления среднего диаметра Заутера капель керосина, полученными с использова-
нием метода малоуглового рассеяния, а также определены значения исследуе-
мых параметров. Результаты показывают, что в исследуемой модели посто-
янная лигамента является основным параметром, влияющим на средний диа-
метр капель. Дополнительно проведено сравнение результатов, полученных по
отработанной методике, с экспериментальными данными других авторов, по-
лученными на основе анализа распыливания форсунками с разными режимными
и геометрическими параметрами.
Ключевые слова: математическое моделирование, диаметр Заутера, модель
турбулентности, постоянная пленки, постоянная лигамента, распыливание,
ракетный двигатель.
Numerical Simulation of Kerosene Dispersion Process
by the Centrifugal Atomizer
E.A. Strokach, I.N. Borovik
Moscow Aviation Institute (National Research University),
Moscow, Russian Federation
e-mail:
The aim of this research is to carry a numerical investigation of the linear instability
sheet atomization model (LISA) on the example of kerosene dispersion into the air by
the centrifugal single-component atomizer under normal conditions. We applied
Eulerian-Lagrangian approach for multiphase flow. First, we tested the influence
of two model coefficients — sheet constant and ligament constant on the mean Sauter
diameter of the spray. Then, we examined the influence of two turbulence models —
k-epsilon realizable and k-epsilon standard as well as two assumptions of kerosene
droplet drag modeling — spherical and dynamic on the mean Sauter diameter.
For the simulations we used ANSYS FLUENT software. Next, we compared the calcu-
lation results with the experimental data derived by the method based on Mie theory.
Moreover, we determined the influence of model parameters on the experimental data.
The findings of the research show that the ligament factor is the only parameter which
significantly influences Sauter mean diameter in the dispersion conditions