两相格子Boltzmann方法模_省略_密度比下双液滴冲击液膜的流动过(3)

．

（）

单液滴ａ

（）双液滴ｂ

图６　液滴冲击壁面的压力分布图Ｆｉ．６　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｈｅｗａｌ

ｌ　　　　　ｇｐ

图５　Ｒｅ＝２００，Ｓ＝０．５，Ｔ＝３．５时的速度矢量图

Ｆｉ．５　ＶｅｌｏｃｉｔｖｅｃｔｏｒｄｉａｒａｍａｔＲｅ＝２００，Ｓ＝０．５，Ｔ＝３．５　　　ｇｙｇ　

（）（和图６分别给出了Ｒａｂ）ｅ＝２００时单液　　图６

滴和双液滴（冲击液膜时，壁面的压力分布Ｓ＝０．５）曲线，其中横坐标为该位置距壁面左端点相对于液纵坐标为格子单位下壁面各处滴直径的折合距离，

（）从图６可以看出，单液滴冲击液膜时，冲的动压．ａ击处的压力先升高，在Ｔ＝０．形成单２时达到最大，个波峰，然后开始下降，最后趋于平稳．

　　双液滴冲击液膜时壁面的压力演化情况与单液滴冲击有所不同．从图６（可以看出，ｂ）Ｔ＝０．２时，冲击处的压力与单个液滴形成的压力基本相等，在此时两液滴的相互影响还不２个冲击处形成双峰，明显．随着时间的延长，两液滴的相互影响逐渐体现出来：虽然冲击处的压力有所下降，但是Ｔ＝０．３时，到Ｔ＝０．中心区域的压力快速上升，５时重新形成１个单峰，之后整体压力开始回落，最后与单液滴冲击相同，整体压力趋于平稳．

图７　Ｒｅ＝２００时水花溅射高度随时间的变化Ｆｉ．７　Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｅｉｈｔｏｆｓｌａｓｈｅｄｗａｔｅｒ　　　　　　ｇｇｐ

ｖｓ．ｔｉｍｅａｔＲｅ＝２００　　

的２束水花在相互融合之前各自的发展越充分，即液滴冲击时的动能更充分地转化成水花在垂直方向上的动能，垂直方向上具有更大的速度，所以曲线的而Ｓ＝１时初始阶段的斜率很小，这是由斜率越大．

于初始间距较大，溅射的水花还在发展阶段，２束水所以中心区域的高度维持在较低的水花尚未融合，

平．当２束水花融合时，其各自的垂直方向速度分量较Ｓ＝０．所以此时曲线２５和Ｓ＝０．５０情况下更大，的斜率最大．当水花溅射到上壁面以后，中心位置的所以变化曲线的后水花溅射高度保持为通道高度，半部分呈水平线．

ｅ＝２００时水花溅射高度随时间的　　图７给出了Ｒ变化．从图７可以看出，在一定范围内，初始间距越大，曲线斜率越大，即中心位置的溅射高度上升越快．这是由于初始间距越大，２

个液滴分别冲击形成

４６２

３．２　不同Ｒｅ对溅射过程的影响

　　　　　动　力　工　程　学　报　　　　

第３５卷　

从Ｒｅ在一定程度上可以反映流动的剧烈程度．

／公式Ｒ在液滴特征尺寸和黏度ｅ＝Ｄｖνｄｌ可以看出，不变的条件下，不同Ｒｅ意味着不同的液滴初始冲所以不同Ｒ击速度，ｅ下的冲击和溅射过程必然不同．

图８给出了Ｓ＝０．５时不同Ｒｅ下双液滴冲击液膜的流动过程．从图８可以看出，Ｒｅ对两侧和中随着Ｒ冲击心位置的水花都有较大影响．ｅ的增大，和溅射的现象越剧烈．这主要是由于Ｒ冲击ｅ越大，的初始动能越大，冲击碰撞的过程越剧烈，溅射所形成的水花具有更高的动能．从图８还可以看出，在水Ｒｅ＝３００时中心位置的水花出现了断裂现象，

花的顶部甩出小液滴．这是由于溅射的水花速度太大，克服了液体本身的黏性和表面张力的束缚，有部分液体脱离水花主体，形成了液滴

．

图９　Ｓ＝０．５时水花溅射高度随时间的变化Ｆｉ．９　Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｅｉｈｔｏｆｓｌａｓｈｅｄｗａｔｅｒ　　　　　　ｇｇｐ

ｖｓ．ｔｉｍｅａｔＳ＝０．５　　

４　结　论

（）基于Ｌ１ｅｅ提出的两相格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ模型，模拟了大密度比下有一定水平间距的双液滴冲总结了双液滴冲击液膜的流动击液膜的流动情况．

过程中，中心位置水花溅射高度随时间的发展规律，以及液滴初始间距和Ｒｅ对中心位置水花溅射高度变化的影响．在一定范围内，液滴初始间距越大，中

（）ａＲｅ＝１００，Ｔ＝

２（）ｂＲｅ＝１００，Ｔ＝

５

心位置的水花溅射高度变化越快．中心位Ｒｅ越大，置的水花溅射高度变化越快，且Ｒ溅起ｅ足够大时，有液滴甩出．的水花顶部会发生断裂现象，

（）计算过程真实反映了双液滴冲击液膜的物２

为深入研究双液滴冲击液膜的动力学过程理过程，

提供了参考，也为进一步研究其传热传质过程奠定了基础．

（）ｃＲｅ＝２００，Ｔ＝

２（）ｄＲｅ＝２００，Ｔ＝

５

（）ｅＲｅ＝３００，Ｔ＝

２（）ｆＲｅ＝３００，Ｔ＝５

图８　Ｓ＝０．５时双液滴冲击液膜流动示意图Ｆｉ．８　Ｓｎａｓｈｏｔｓｏｆｔｗｏｄｒｏｌｅｔｓｉｍａｃｔｉｎｏｎ　　　　ｇｐｐｐｇ　

ｌｉｕｉｄｆｉｌｍａｔＳ＝０．５　　　ｑ

参考文献：

［：ｓ，１］ＲＩＮ　ＡＬ．Ｄｒｏｍａｃｔｎａｍｉｃｓｌａｓｈｉｎ　ＹＡ　　ｄｐｐｙｐｇ　ｉ

，，］ｓｒｅａｄｉｎｒｅｃｅｄｉｎｂｏｕｎｃｉｎＪ．ＡｎｎｕａｌＲｅｖｉｅｗｏｆ　　ｐｇｇｇ［

，ＦｌｕｉｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ２００６，３８：１５９１９２．　－

［郭加宏，张崇明．液滴冲击流动液膜的格子２］　王小永，

水动力学研究与进展Ａ辑，Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ模拟［Ｊ］．（）：２０１１，２６４５０１５０８．－

，ＧＵＯ，ＺＸｉａｏｏｎＪｉａｈｏｎＨＡＮＧＣｈｏｎ　　　ＷＡＮＧ　　　－ｙｇｇｇ

ｍｉｎ．ＬａｔｔｉｃｅＢｏｌｔｚｍａｎｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｄｒｏｌｅｔｉｍ－　　　　　　ｇｐ］ａｃｔｏｎｔｏｆｌｏｗｉｎｌｉｕｉｄｆｉｌｍ［Ｊ．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆ　　　　　ｐｇｑ　

，（）：Ｈｄｒｏｄｎａｍｉｃｓ２０１１，２６４５０１５０８．－ｙｙ

［，ＷＡＮＧ，ＧＵＯ３］ＨＡＮＧＣｈｏｎｍｉｎＸｉａｏｏｎＪｉａ　Ｚ　　　－ｇｇｙｇ

ｈａｓｅｈｏｎ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｗｏｆｌｏｗｓｏｆａｄｒｏｌｅｔｉｍ－　　－ｐ　　　　　ｇｐａｃｔｉｎｏｎａｌｉｕｉｄｆｉｌｍ　ｗｉｔｈａｎｉｍｒｏｖｅｄｌａｔｔｉｃｅＢｏｌｔｚ　　　　　　　－ｐｇｑｐ　［］ｍａｎｎｍｏｄｅｌＪ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔＥｎ　　　　－ｇｙ（ｇ），（）：ｌｉｓｈＥｄｉｔｉｏｎ２０１１，１５６５０６５０９．　－

５时中心位置水花溅射高度　　图９给出了Ｓ＝０．

随时间的变化．从图９可以看出，中心位置Ｒｅ越大，水花溅射高度变化曲线的斜率也越大．这是由于Ｒｅ越大，初始的冲击动能越大，则冲击和溅射的过程越剧烈．而此时液滴的初始间距保持不变，所以水花融合时的发展程度也相同，即初始动能转化成水花垂而Ｒ对应的初始直方向上动能的比例相等．ｅ越大，动能也越大，在转化率相同的情况下，垂直方向上的动能随Ｒ即垂直方向的速度也随ｅ的增大而增大，之增大，所以曲线的斜率随Ｒｅ的增大而增大．Ｒｅ＝溅起的水花很快溅射到上壁面，水花溅射高３００时，

度维持为通道高度，所以后半段曲线呈水平线

．

（下转第４８０页）

４８０

　　　　　动　力　工　程　学　报　　　　

第３５卷　

［王伟．选择性催化还原烟气脱硝反９］　陈莲芳，周慎杰，

］应器流场的模拟优化［动力工程学报，Ｊ．２０１０，３０（）：３２２４２２９．－

，，ＷＡＮＧ　ＮＬｉａｎｆａｎＺＨＯＵＳｈｅｎｉｅＷｅｉ．Ｓｉｍ－　　　ＣＨＥ　　ｇｊ

ｕｌａｔｉｏｎｏｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｎｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆＳＣＲｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａ　　　　　　　－ｐ［］ｔｉｏｎｒｅａｃｔｏｒｓＪ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＳｏｃｉｅｔｏｆＰｏｗｅｒ　　　　　ｙ　，（）：Ｅｎｉｎｅｅｒｉｎ２０１０，３０３２２４２２９．－ｇｇ

［］，ＨＵＡ１０ＨＡＯＹ，ＨＵＪＬ，ｅｔａｌ．Ａｍｍｏｎｉａｓｔｏｒａｅ　Ｚ　　　　　ｇ

ａｎｄｓｌｉｉｎａｕｒｅａｓｅｌｅｃｔｉｖｅｃａｔａｌｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｃａｔａｌｓｔ　　　　　　　ｐｙｙ　［］ｓｔｅａｄａｎｄｔｒａｎｓｉｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓＪ．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆ｕｎｄｅｒ　　　　ｙ　，２：ＥｎｉｎｅｅｒｉｎＣｈｅｍｉｓｔｒＲｅｓｅａｒｃｈ０１１，５０（２１）ｇｇｙ　　１１８６３１１８７１．－

［］栾涛，程凯，等．选择性催化还原蜂窝状催化剂１１　高岩，

］：中国电机工程学报，工业试验研究［Ｊ．２０１１，３１（３５）２１２８．－

，，，ＹａｎＬＵＡＮ　ＴａｏＣＨＥＮＧＫａｉｅｔａｌ．Ｉｎｄｕｓ　　　ＧＡＯ　　　－

ｔｒｉａｌｅｘｅｒｉｍｅｎｔｏｎｓｅｌｅｃｔｉｖｅｃａｔａｌｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｈｏｎ　　　　　　－ｐｙ［］ｅｃｏｍｂｃａｔａｌｓｔＪ．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１１，　　　　ｙｙｇ（）：３１３５２１２８．－

［］黄秋雄，等．选择性催化还原服役后１２　廖永进，陆继东，

］催化剂活性及动力学实验研究［中国电机工程学Ｊ．（）：报，２０１３，３３１７３７４４．－

，Ｌ，ＨＵＡＮＧ　，ＩＡＯ　ＹｏｎｉｎＵＪｉｄｏｎＱｉｕｘｉｏｎｅｔ　　　Ｌ　ｇｊｇｇ

ｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｏｎａｃｔｉｖｉｔａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆａｌ．Ｅ　　　　ｐｙｙ　　］ｓｅｒｖｅｄＳＣＲｃａｔａｌｓｔｓ［Ｊ．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，　　　　　ｙｇ（）：２０１３，３３１７３７４４．－

［］等．１３ＳＣＲ烟气脱硝催化剂　杜云贵，吴其荣，邓佳佳，

］：的化学动力学模拟研究［热力发电，Ｊ．２０１０，３９（２）５２５５．－

，ＷＵ　，Ｄ，ＹｕｎｕｉＱｉｒｏｎＥＮＧＪｉａｉａｅｔａｌ．Ｓｔｕｄ　　　ＤＵ　　　ｇｇｊｙ

ｃｈｅｍｉｃａｌｋｉｎｅｔｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｔａｌｓｔｆｏｒｏｎ　　　　　　　ｙ［］ＳＣＲｆｌｕｅｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＪ．ＴｈｅｒｍａｌＰｏｗｅｒＧｅｎａｓ　　　　　－ｇ，（）：ｅｒａｔｉｏｎ２０１０，３９２５２５５．－