超臨界雰囲気中を運動する燃料液滴の蒸発・燃焼特性に関する数値的研究

超临界大气中燃料液滴蒸发与燃烧特性的数值研究

基本信息

批准号：
08750221
负责人：
賈為
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750221/
关键词：
噴霧燃焼超臨界状態運動液滴数値解析蒸発モデル微粒化

项目摘要

高圧噴霧燃焼の基礎となる、遷移を含む、運動する燃料液滴の蒸発・燃焼過程を解明することを目的として、一連の数値的な研究を行った。1.平成7年度の科研費研究で開発した高圧雰囲気中を運動する燃料液滴の蒸発・燃焼過程に対する計算法に改良を加え、亜臨界、遷移、超臨界のすべての範囲において、気液界面、表面張力の影響、液滴の変形、火炎特性の時間的変化を精度よく計算できるようにした。。2.亜臨界から超臨界の範囲にわたって、運動する単一燃料液滴の数値解析を行い、液滴の運動速度と蒸発・燃焼特性との関係を調べ、以下のことを明らかにした。(1)運動する液滴が大きく変形し、クラゲ状になる。(2)着火は液滴の後部から起きる。着火後、火炎は液滴から急速に遠ざかるため、液滴の蒸発と燃焼過程が恰も独立に進行している。(3)蒸発の最終段階を除いて、蒸発速度は液滴の初速度に比例する。(4)燃焼は蒸発完了後も長時間続く。燃焼速度は液滴運動に無関係である。(5)亜臨界から超臨界への遷移は温度の高い部分から始まるので、液滴の前面、そしてリング渦部分の順に起きる。(6)表面張力が液滴の変形を抑制する効果があるが、表面張力が温度と共に変化する高温高圧の場合、その影響はさほど大きくない。(7)2次元液滴と軸対称3次元液滴とを比べて、蒸発時間がほぼ同じになるという意外な結果を得た。これは液滴変形の総合的な影響によるものである。一方、軸対称3次元液滴の燃焼時間は2次元液滴の約2/3倍である。(8)上記の計算結果に基づき、対流の影響を考慮した新しい蒸発モデルを構築した。3.超臨界雰囲気中に正面衝突する燃料液滴の蒸発特性の数値解析を行い、以下のことを明らかにした。(1)衝突する液滴の蒸発過程は液滴間距離が大きいときは液滴前面の濃度境界層により支配される。しかし、液滴が衝突し、縦方向に延ばされると、後方からきた流れの作る濃度境界層が支配的になる。(2)蒸発時間はある初期液滴間距離で最大値を取り得る。これらの研究成果は7th International Symposium on Computational Fluid Dynamicsで発表する予定である。

进行了一系列数值研究，目的是阐明移动燃油液滴的蒸发和燃烧过程，包括过渡，这是高压喷雾燃烧的基础。 1。在1995年的1995年研究研究研究研究研究所在1995年的研究研究研究中开发的燃料液滴蒸发和燃烧过程的计算方法得到了改进，从而可以准确计算气液界面，表面张力，滴剂变形，滴剂变形，和临时性范围的效果的效果，各个区域的临时性变化，各个区域又有各个区域的临时性变化。。 2。进行了从亚临界到超临界范围的移动单燃料液滴的数值分析，研究了液滴的运动速度与蒸发速度和燃烧特性之间的关系，揭示了以下几点：（1）移动液滴在很大程度上变形并变成水母。（2）点火从液滴的背面发生。点火后，火焰迅速远离液滴，液滴的蒸发和燃烧过程正在独立发展。（3）除蒸发的最后阶段外，蒸发速率与液滴的初始速度成正比。（4）即使蒸发完成后，燃烧仍会长时间持续。燃烧速率与液滴运动无关。（5）从临界到超临界的过渡在高温下开始，因此它以液滴的前顺序再发生，然后是环形涡旋。（6）表面张力具有抑制液滴变形的作用，但是在高温和高压的情况下，表面张力随温度而变化，效果不是很大。（7）我们获得了将二维液滴与轴对称三维液滴进行比较的令人惊讶的结果，该液滴大致相同。这是由于液滴变形的总体作用。另一方面，轴对称3D液滴的燃烧时间约为2D液滴的2/3倍。（8）基于上述计算结果，考虑了对流的效果，构建了一个新的蒸发模型。 3。对燃油液滴的蒸发特性进行数值分析，这些燃料液滴在超临界气氛中正面碰撞以澄清以下内容：（1）当液滴之间的距离很大时，碰撞液滴的蒸发过程由液滴前面的浓度边界层控制。然而，随着液滴碰撞并沿纵向延伸，后向流动产生的浓度边界层变得占主导地位。（2）蒸发时间可以在特定初始液滴距离处最大值。这些发现将在第七届计算流体动力学国际研讨会上介绍。