水滴在喷雾轴流风机内的雾化机理研究

喷雾风机是新型纺织空调系统最主要耗能设备，当水滴在其内破裂成雾时，也导致风机压力明显下降，功耗迅速增加，有时还打击叶片失效，但目前对其内部流场研究基本空白，成雾主要机理不明。本申请提出一种基于欧拉-拉格朗日耦合方法的新算法，即气相流场采用SIMPLE算法计算，而水滴运动采用无网格的移动粒子半隐式法（MPS）模拟，双向耦合。该算法无需采用水滴球形假设和水滴之间碰撞模型、水滴碰壁模型，而用MPS算法模拟水滴之间、水滴与旋转叶片的碰撞聚合和飞溅现象。另外，采用PIV、PDPA等测试设备对哥氏力作用下的单个和多个水滴与旋转圆盘撞击的流动，以及在叶片通道内的水滴运动、水滴直径和浓度分布流场进行详细的实验测量，并进行相应的新算法数值分析，探索喷雾风机水滴雾化、压力下降和功耗增加的关键机理，为改进结构、提高效率和叶片运行安全性奠定基础。本项目也将为其他流体机械和相应学科的气液两相流动的研究提供借鉴。