剪切稀化非牛顿射流撞击液膜破碎直接数值模拟

摘要：

液态射流撞击是液体火箭推进系统中广泛采用的一种燃料雾化方法,其破碎特征直接影响燃料最终的掺混及燃烧效率.采用直接数值模拟(DNS)工具,研究了低雷诺数(Re1=41)和中等韦伯数(We1=163)条件下剪切稀化非牛顿射流撞击液膜破碎的问题,着重分析了对角液膜的三维结构、破碎特征和非牛顿特性等.研究结果表明:在所研究的射流参数下,该非牛顿撞击液膜破碎属于Open Rim类别,破碎过程具有三维特性并伴随液丝与边缘的融合、液丝向液滴的转变等时域流动特征.液体的总表面积随时间不断增长,但单位表面积随液膜破碎的发生而下降,液膜扩张半角随时间逐渐增加并趋于恒定值43°,而后部液膜的长度几乎不随时间发生变化.此外,撞击液膜表现出明显的剪切稀化特性,液体内部最低黏性系数仅为零剪切黏性系数的1/5.

关键词：撞击射流、非牛顿流体、液膜破碎、直接数值模拟(DNS)、剪切稀化

所属期刊栏目：39

分类号：V231.2(航空发动机（推进系统）)

资助基金：国家自然科学基金51606161,91441128,11602209;中央高校基本科研业务费专项资金20720170055;福建省软科学基金2017R0099National Natural Science Foundation of China51606161,91441128,11602209;the Fundamental Research Funds for the Central Universities20720170055;Soft Science Foundation of Fujian Province2017R0099

在线出版日期：2018-06-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：87-95