Численное моделирование процесса распыливания керосина центробежной форсункой

Проведено численное исследование модели распада жидкой пленки LISA на примере распыливания керосина центробежной однокомпонентной форсункой в воздушную среду при нормальных условиях. Определены зависимости среднего диаметра Заутера капель керосина от параметров исследуемой модели - постоянной пленки, постоянной лигамента, от выбора модели турбулентности и подхода к моделированию лобового сопротивления капель. Численное моделирование выполнено с использованием программного кода ANSYS FL UENT. Проведено сравнение результатов расчета с экспериментальными данными определения среднего диаметра Заутера капель керосина, полученными с использованием метода малоуглового рассеяния, а также определены значения исследуемых параметров. Результаты показывают, что в исследуемой модели постоянная лигамента является основным параметром, влияющим на средний диаметр капель. Дополнительно проведено сравнение результатов, полученных по отработанной методике, с экспериментальными данными других авторов, полученными на основе анализа распыливания форсунками с разными режимными и геометрическими параметрами.

Литература

[1] Дитякин Ю.Ф., Клячко Л.А. Распыливание жидкостей. М.: Машиностроение, 1977. 206 с.

[2] Хавкин Ю.И. Центробежные форсунки. Л.: Машиностроение, 1976.168 с.

[3] Физические основы рабочего процесса в камерах сгорания ВРД / Б.В. Раушенбах, С.А. Белый, И.В. Беспалов, В.Я. Бородачев, М.С. Волынский, А.Г. Прудников. М.: Главполиграфпром, 1964. 522 с.

[4] Bayvel L.P., Orzechowski Z. Liquid atomization. Taylor & Francis, 1993. 475 p.

[5] Nasser Ashgriz. Handbook of atomization and sprays. Springer, 2011. 935 p.

[6] Man Chiu Fung, Kiao Inthanvong, William Yang, Jiguan Tu. Experimental and numerical modeling of nasal spray atomization // Ninth International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries. CSIRO, Melbourne, Australia, 10-12 December. 2012.

[7] Ташев В.П. Углеводородное горючее на основе керосина с присадками для повышения энергетической эффективности ЖРД: дис. ... канд. техн. наук. М.: МАИ, 2014. 115 с.

[8] Истомин Е.А. Авиационный ГТД в системе пожаротушения большой мощности и дальности действия: дис. ... канд. тех. наук. М.: МАИ, 2012. 159 с.

[9] Васильев А.П., Кудрявцев В.М. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. М.: Высш. шк., 1983. 703 с.

[10] Модернизация испытательного огневого стенда для исследования рабочих процессов в жидкостных ракетных двигателях малых тяг на экологически чистых компонентах топлива / А.Г. Воробьев, И.Н. Боровик, А.Н. Хохлов, М.М. Лизуневич, С.А. Сокол, Н.К. Гуркин, И.С. Казеннов // Вестник МАИ. 2010. Т. 17. № 1. С. 97-102.

[11] Борн М., Вольф Э. Основы оптики / пер. с англ., под ред. Г.П. Мотулевича. М.: Наука, 1973. 720 с.

[12] Тихонов А.И., Гочарский А.В., Степанов В.В., Ягола А.Г. Численные методы решения некорректных задач. М.: Наука,1990. 232 с.

[13] Шифрин К.С., Колмаков И.Б. Влияние ограничения интервала измерения индикатрисы на точность метода малых углов // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1966. № 3. С. 851-858.

[14] Дубнищев Ю.Н., Арбузов В.А., Белоусов П.П., Белоусов П.Я. Оптические методы исследования потоков. Новосибирск: Изд-во СГУ, 2003. 418 с.

[15] Ринкевичюс Б.С. Лазерная анемометрия. М.: Энергия, 1978. 159 с.

[16] ANSYS (2009). Fluent 14.5 Theory Guide. Ansys Inc., Canonsburg, PA, 2009.

[17] Dombrowski N., Hooper P.C. The effect of ambient density or drop formation in sprays // Chemical Engineering Science. 1962. Vol. 17. P. 291-305.

[18] Dombrowski N., Johns W.R. The Aerodynamic Instability and Disintegration of Viscous Liquid Sheets // Chemical Engineering Science. 1963. Vol. 18. P. 203.

[19] Modeling High Speed Viscous Liquid Sheet Atomization / P.K. Senecal, D.P. Schmidt, I. Nouar, C.J. Rutland, R.D. Reitz // International Journal of Multiphase Flow. 1999. Vol. 25 (6-7). P. 1073-1097.

[20] O’Rourke P.J. Collective Drop Effects on Vaporizing Liquid Sprays. PhD Thesis. Princeton University, Princeton, New Jersey. 1981.

[21] Morsi S.A., Alexander A.J. An Investigation of Particle Trajectories in Two-Phase Flow Systems // J. Fluid Mech. 1972. Vol. 55(2). P. 193-208.

[22] Liu A.B., Mather D., Reitz R.D. Modeling the Effects of Drop Drag and Breakup on Fuel Sprays // SAE Technical. Paper 930072. SAE. 1993.

[23] Tratnig A., Brenn G. Drop size spectra in sprays from pressure-swirl atomizers // International Journal of Multiphase Flow. 2010. Vol. 36. P. 349-363.