喷淋液滴在空气环境下的运动特性

本文以喷淋液滴在空气环境下运动特性为工程背景,建立单个液滴在常温、常压空气环境中的动量方程,分析液滴沉降特性、追赶特性及运动轨迹行为。计算结果表明,不同喷淋液滴初始条件下,短时间内存在重力大于曳力和重力小于曳力两种情况,但最终减速液滴均会达到受力平衡状态;液滴离开喷淋头后,垂向位移均迅速增大,液滴粒径越大、初始速度越大,垂向位移增长的速率也越大,达到相同位移的用时越短;液滴尺寸、初始速度相差越大,液滴追赶所用的时间越短,追赶位移越小,液滴尺寸、初始速度越接近,液滴追赶所用的时间越长,追赶位移越大;液滴初始速度越大、初始直径越大、喷射角度越大,横向速度消失越慢,达到的横向位移越大,喷射液滴覆盖的面积也越大。计算结果有助于优化工程实际中喷淋系统的设计与布置。     

倾斜条件对喷淋液滴运动特性的影响

本文以倾斜条件下喷淋液滴在空气环境下运动特性为工程背景,建立倾斜条件下单个液滴在常温、常压空气环境中动量方程,分析倾斜角度、喷射角度、液滴直径、初始速度对液滴运动轨迹的影响机理。计算结果表明：液滴初始喷射角度为45°、倾斜角度为30°时,距初始位置垂向距离为50 m的中心剖面的横向跨度约为5.5 m;倾斜角度越大、液滴直径越小、液滴初始速度越小,液滴覆盖范围越小;液滴初始喷射角度越大、液滴直径越小、液滴速度越小,倾斜角度对液滴喷射覆盖范围的影响越小;倾斜角度对倾斜同向和反向的液滴运动轨迹的影响相对大小,与液滴初始喷射角度、液滴直径和初始速度密切相关。研究还表明,液滴离开喷淋头后,按照正向和负向最大位移运动的两个液滴,液滴直径对液滴横向位移由初始状态到最大值的时间影响十分显著,而初始速度、喷射角度和倾斜角度对其影响有限。     

倾斜条件对喷淋液滴运动特性的影响

本文以倾斜条件下喷淋液滴在空气环境下运动特性为工程背景,建立倾斜条件下单个液滴在常温、常压空气环境中动量方程,分析倾斜角度、喷射角度、液滴直径、初始速度对液滴运动轨迹的影响机理。计算结果表明:液滴初始喷射角度为45°、倾斜角度为30°时,距初始位置垂向距离为50 m的中心剖面的横向跨度约为5.5 m;倾斜角度越大、液滴直径越小、液滴初始速度越小,液滴覆盖范围越小;液滴初始喷射角度越大、液滴直径越小、液滴速度越小,倾斜角度对液滴喷射覆盖范围的影响越小;倾斜角度对倾斜同向和反向的液滴运动轨迹的影响相对大小,与液滴初始喷射角度、液滴直径和初始速度密切相关。研究还表明,液滴离开喷淋头后,按照正向和负向最大位移运动的两个液滴,液滴直径对液滴横向位移由初始状态到最大值的时间影响十分显著,而初始速度、喷射角度和倾斜角度对其影响有限。     

喷淋液滴在中低压饱和蒸汽环境下传热特性研究

本文以喷淋液滴在中低压饱和蒸汽环境下传热特性为工程背景，分析液滴初始动力学参数、环境蒸汽参数对液滴与蒸汽间传热特性的影响。计算结果表明，不同液滴初始速度下单位质量换热量随时间变化趋势基本一致，初始速度越大，换热系数越高，单位质量换热量也越大，液滴表面温度和平均温度达到饱和蒸汽环境温度的时间越短；液滴直径对单位质量换热量随时间变化趋势影响较为显著，液滴直径越大，单位质量换热量随时间降低的趋势逐渐变缓，液滴表面温度和平均温度达到饱和蒸汽环境温度的时间越长；饱和蒸汽压力越大，液滴表面温度和平均温度上升越快，但不同蒸汽压力下液滴表面温度或平均温度达到饱和温度的时间基本一致；不同液滴初始温度时，液滴表面温度、平均温度、单位质量换热量随时间变化基本一致。计算结果有助于优化工程实际中喷淋系统的设计。     

旋叶式分离器叶片区液滴动力学行为研究

对旋叶式汽水分离器叶片区域液滴受力进行合理简化,得到旋叶式分离器叶片区域液滴动力学方程。利用数值模拟对比不同液滴直径、空气入口流速和叶片升角时,液滴通过叶片区、液滴撞击叶片和液滴撞击筒壁份额的变化。当液滴尺寸增大、空气入口流速增大或叶片升角减小时,液滴撞击叶片份额呈现增加的趋势,叶片升角对结果的影响不大。液滴曳力与惯性力的比值在时间上的积累越大,液滴越不容易撞击到叶片上。     

稳压器雾化液滴动力和传热特性数值分析

建立单颗粒球形液滴在饱和蒸汽相中的动力模型及其与饱和蒸汽之间的非稳态传热模型,并根据特性方程,用fortran语言编写计算机程序.对不同尺寸、不同初始速率、不同喷射角的球形液滴的动力参数和传热特性参数进行数值计算.计算结果表明,雾化液滴在饱和蒸汽相中的滞空时间取决于喷雾头与气液分界面之间的垂直距离;雾化液滴与饱和蒸汽之间的传热绝大部分在很短的时间内完成;雾化特性中喷射角和初始速率对液滴单位质量的换热量影响很小,液滴单位质量换热量由液滴初始尺寸决定.     

AP1000旋叶式汽-水分离器分离效率与压降的数值模拟

建立基于拉格朗日-欧拉方法的气-液两相流动的数学模型,利用商用计算流体力学软件CFX对该模型求解,数值模拟几何缩比后AP1000旋叶式汽-水分离装置内部冷态工况下气-液两相流动特性。模型中空气为连续相,其内运动的液滴视作离散相,针对液滴在流场中的运动特点,考虑液滴受到曳力、虚拟质量力、浮力和重力,并以此建立空气和液滴动量双向耦合的动力学模型。针对9个不同工况,利用CFX软件对两相流模型进行求解,得到不同直径大小的液滴在流场内的运动轨迹,进而得到分离器的分离效率和进出口总压降。结果显示:分离效率的计算值与冷态实验数据非常吻合,且压降计算值与冷态实验值变化趋势基本一致,验证所建立模型的正确性。     

气流扰动下单液滴撞击单根干燥扁网丝特性数值研究

丝网分离器在工业中有着广泛地应用。本文针对液滴撞击网丝的动态过程，采用CLSVOF方法对单个液滴撞击干燥网丝的问题进行数值模拟，经过合理的简化，建立了气流扰动下单液滴撞击干燥扁网丝面的二维数学模型，分析了液滴撞击角和撞击位置对液滴撞击行为特性的影响。数值计算的结果表明:液滴撞击到干燥网丝上分为铺展和飞溅2个过程，撞击角越小，上铺展半径越大，下铺展半径越小，分离的二次液滴体积越大；液滴撞击网丝的位置离网丝边缘越近，越容易产生二次液滴，二次液滴的总体积越多。      

核反应堆冷却剂丧失事故下喷淋液滴特性研究

在核反应堆发生冷却剂丧失事故（LOCA）时,大量质能释放到安全壳内,通过喷淋能有效降低安全壳内的温度及压力。考虑喷淋液滴下落过程中体积、质量、温度及阻力系数的变化,应用对流传热及传质关联式,计算得到液滴与周围介质的传热、传质特性。计算结果与TOSQAN试验对比符合较好。对不同液滴尺寸、不同环境压力及蒸汽未达到饱和的情况进行了计算,分析了喷淋的影响,结果可为喷淋系统的设计与应用提供一定的理论依据。     

气泡破裂产生膜液滴理论模型的建立与验证

本文研究了常温、常压条件下自由液面单气泡破裂产生膜液滴现象。在明确该过程物理机理及气泡破裂环状物模型基础上,应用瑞利射流不稳定性分析理论结果,通过合理假设,建立了自由液面单气泡破裂产生膜液滴的物理模型。通过引入瑞利断裂时间判据,对时间变量进行离散,数值求解该理论模型,可获得气泡破裂产生膜液滴的初始参数,包括膜液滴数量、尺寸、速度、初始位置。将模型计算结果同已有实验数据对比,二者符合较好,证明了模型的正确性。     

Study on Heat Transfer Characteristics of Spray Droplets under Medium and Low Pressure Saturated Steam Environment

The heat transfer characteristics of spray droplets under medium and low pressure saturated steam environment as the engineering background were investigated in this paper. The results show that the change trends of heat transfer per unit mass with time are basically the same under different initial droplet velocities. The higher initial velocity gives rise to the higher heat transfer coefficient and heat transfer per unit mass. The droplet diameter has a significant influence on the change trend of heat transfer per unit mass with time. The decreasing trend of heat transfer per unit mass decreases gradually with time, and the longer time will be taken for the droplet surface temperature and average temperature reaching to ambient temperature of saturated steam if the droplet diameter is larger. The higher saturated steam pressure gives rise to the more rapid increases of droplet surface temperature and average temperature. Under different steam pressures, the droplet surface temperature or average temperature reach to the saturation temperature nearly at the same time. The surface temperature, average temperature and heat transfer per unit mass change with time basically the same at different initial temperatures. The results are helpful to optimize the design of spray system in practice engineering.     

离散液滴运动模型研究

汽水分离器和安全壳喷淋系统是核电厂安全可靠运行的关键设备和设施，其运行过程涉及液滴在流场中的运动、碰撞和相变等物理现象。本文采用欧拉 拉格朗日耦合方法首先建立了离散液滴运动模型，包括单/多液滴运动模型、液滴碰撞、流场耦合、液滴相变、液滴产生和液滴消亡等单立模型，及相应的边界条件和空间条件，来描述多液滴在流场中的运动行为；其次给出了离散液滴运动模型的应用实例，来描述自然界蒸发、冷凝和喷雾等物理现象中的离散液滴运动行为；最后指出了现阶段离散液滴运动模型和算法存在的问题，希望感兴趣的学者在离散液滴运动模型研究方面进一步完善和推动其发展。     

重力分离空间均匀流中液滴行为问题研究

本文针对汽水分离器均匀流场中单个液滴的运动机理进行研究,分析了液滴在蒸汽流中所受的力;建立了单个液滴运动模型,并进行了数值求解;分析了其主要参数对液滴运动轨迹的影响,包括蒸汽流速、液滴直径和初速度等。定性描述了蒸汽流场中液滴重力分离之机理,为单液滴动力学模型定量分析奠定了基础。     

重力场液滴旋转问题探究

对重力分离空间蒸汽流场单液滴旋转运动问题进行探究。根据液滴重力分离机理,采用考虑转动的单液滴模型,求解及分析了液滴在蒸汽流中受力、力矩及运动问题。描述了蒸汽流场及液滴旋转、液滴直径和速度等参数对于液滴轨迹的影响,为单液滴模型建立奠定了基础。     

液滴碰撞亲-疏水交界面的动力学特征

液滴碰撞不同润湿性表面将表现出不同的动态行为。为研究液滴碰撞亲-疏水交界面的动态行为，制备了超疏水-超亲水组合润湿性表面，控制液滴（初始直径D0为1.80 mm）以不同速度碰撞超亲水-超疏水交界面。研究结果表明：液滴轻触交界面时，相邻两极端润湿性表面将产生促使液滴铺展的驱动力，液滴在超亲水区域完全铺展，最大铺展直径可达5.51 mm，铺展系数β可达2.93。液滴以一定速度碰撞亲-疏水交界面时，液滴铺展和液滴弹跳同时发生。液滴铺展系数先增大后骤降，铺展系数曲线存在“尖峰”。最终铺展系数逐渐增大并趋于稳定。碰撞速度越大，铺展前期铺展系数越大。对液滴铺展过程中的能量分析表明，液滴动能和表面能的相互转换是液滴运动和铺展的关键。     

Dynamic Characteristic of Droplet Collision at Hydrophilic-hydrophobic Interface

Droplet collision with different wettability surfaces will exhibit different dynamic behaviors. To study the dynamic behavior of droplets collision at the hydrophilic hydrophobic interface, a superhydrophilic-superhydrophobic hybrid wettability surface was prepared. The droplets (the initial diameter D₀ is 1.80 mm) were controlled to collide on the superhydrophilic-superhydrophobic interface at different speeds. The results show that when the droplets collide with the hydrophilic hydrophobic interface, the adjacent two extreme wettability surfaces will generate the driving force for droplet spreading. And the droplets will spread completely in the superhydrophilic region. The maximum spreading diameter can reach 5.51 mm and the droplet spreading coefficient β can be up to 2.93. When the droplet collides with the hydrophilic-hydrophobic interface at a certain speed, the droplet spreading and the droplet bounce occur simultaneously. The droplet spreading coefficient first increases, then decreases, and there is a “spike” in the spreading coefficient curve. The final spreading coefficient gradually increases and tends to be stable. The greater the impact speed, the larger the spreading coefficient in the early stage of spreading. The energy analysis during the droplet spreading process shows that the mutual conversion of droplet kinetic energy and surface energy is the key to droplet motion and spreading.     

基于液滴分析的高温高压流体喷射闪蒸模型研究

为加深对核电站一回路冷却剂泄漏相关的高参数流体喷射闪蒸特性的理解,本文采用模型计算的方法对高温高压流体喷射闪蒸热力学特性进行研究。本文模型综合考虑了液滴运动、液滴传热传质及液滴物性变化,计算分析了液滴温度分布、闪蒸效率及喷射闪蒸强度的变化。研究结果表明：提高过热度可有效降低液滴完成闪蒸所需的距离,并在大范围内提高闪蒸效率;减小液滴尺寸会导致同一位置处的液滴无量纲温度明显降低;流速变化主要影响液滴温度的空间分布,对液滴温度的时间分布几乎无影响;流速增大导致一定空间内的闪蒸效率降低;相比液滴尺寸变化对无量纲温度分布的影响,改变液滴尺寸对闪蒸效率的影响程度相对较小;液滴尺寸及过热度对喷射闪蒸强度的影响有个转折点,流速增加导致转折距离相应增大。