靜止空氣環(huán)境中粘性平面液膜的非線性穩(wěn)定性分析.pdf

1、噴射和霧化是內(nèi)燃機(jī)工作過程中液體燃料質(zhì)量和熱量傳遞的基礎(chǔ)，合理的組織燃料的噴射和霧化可以提高內(nèi)燃機(jī)的工作效率。碎裂機(jī)理的研究是一直是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，對(duì)射流碎裂機(jī)理的研究還處于積累發(fā)展階段，最終目標(biāo)是采用非線性穩(wěn)定性理論，得到基于雷諾方程的粘性射流噴射進(jìn)入可壓縮氣流中的時(shí)空模型。 導(dǎo)師曹建明教授應(yīng)用粘性非線性的納維-斯托克斯(N-S)守恒控制方程和邊界控制方程推導(dǎo)出了粘性液體表面波非線性量綱-準(zhǔn)則關(guān)系式。在控制方程中，質(zhì)量守

2、恒方程是線性的，但動(dòng)量守恒方程則是非線性的，保留了對(duì)流相前擾動(dòng)速度的非線性項(xiàng)，可以用于粘性有旋射流的非線性穩(wěn)定性研究。本文根據(jù)推導(dǎo)的靜止空氣環(huán)境中的量綱一色散準(zhǔn)則關(guān)系式，利用FORTRAN語言進(jìn)行編程，采用Miller方法求得方程的數(shù)值解。結(jié)果顯示：表面波K隨噴射軸向位移χ的增大而減小，表面波增長率ωr隨χ的增大而減小，說明表面波增長率越大，液膜的碎裂長度越短，表面波增長率是評(píng)價(jià)液膜碎裂過程中穩(wěn)定性的有效指標(biāo)。 根據(jù)數(shù)值計(jì)算曲線

3、和碎裂條件，進(jìn)行了靜止空氣環(huán)境中平面粘性液膜碎裂過程的穩(wěn)定性分析，找到了低流速瑞利模式下平面液膜碎裂的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)：ωr/Rel、ωr，Wel、和ωr/Eul。ωr/Rel和ωr/Wel隨噴射流速U1或液膜半厚度α的增大而減小，ωr/Eul隨噴射流速U1或液膜半厚度α的增大而增大。當(dāng)液膜半厚度一定時(shí)，在噴嘴的每一個(gè)軸向位置上，都有一組碎裂點(diǎn)量綱-參數(shù)(ωr，Rel)、(ωr/Wel)b、(ωr/Eu1)值，距噴嘴出口越遠(yuǎn)，(ωr/Re

4、，)b和(ωr/Wet)b值越小，(ωr/Eu1)b值越大。當(dāng)減小噴射流速U1或液膜半厚度α使得該位置點(diǎn)的ωr/Rel≥(ωr/Re1)b、ωr/Wei≥(ωr，/Wel)b、ωr/Eul≤(ωr/Eu1)b時(shí)，液膜就會(huì)碎裂。反之，當(dāng)增大噴射流速U1或液膜半厚度α?xí)r，由于該位置點(diǎn)的ωr/Rel<(ωr/Rel)b、ωr/ Wel<(ωr/Wel)b、ωr/Eul>(ωr/Eul)b，液膜將保持穩(wěn)定而不會(huì)碎裂。在這種情況下，液膜將延長，直