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《具有均匀化气液两相流气泡雾化喷嘴数值模拟研究》一、引言随着现代工业和科研领域的不断深入，多相流领域研究变得越来越重要，其中气液两相流是研究的重要方向之一。
在众多应用场景中，如燃烧、喷涂、冷却等，均匀化气液两相流的气泡雾化喷嘴技术具有显著的优势。
本文将对具有均匀化气液两相流气泡雾化喷嘴进行数值模拟研究，分析其流场特性、气泡大小及分布规律等，为实际工业应用提供理论依据。
二、喷嘴结构及工作原理本研究所涉及的喷嘴是一种具有均匀化气液两相流特性的雾化喷嘴。
其结构包括进口管路、雾化室、喷口等部分。
气液两相流通过进口管路进入雾化室，在喷口处形成气泡雾化。
工作原理主要是通过高压气体和液体混合后，通过特定结构的喷口，形成气泡雾化效果。
三、数值模拟方法及模型建立本研究采用计算流体动力学（CFD）方法进行数值模拟。
首先，建立喷嘴的三维模型，并利用前处理软件对模型进行网格划分。
其次，选取合适的物理模型和数学模型，包括多相流模型、湍流模型等。
最后，根据实际情况设置边界条件和初始条件，如进出口压力、速度等。
四、结果分析1. 流场特性分析通过数值模拟得到的气液两相流流场分布图，可以看出流场中气体和液体分布均匀，无明显的涡旋或分流现象。
流场速度在喷口处达到最大值，随着距离的增加逐渐减小。
此外，流场稳定性较好，有利于气泡的均匀化生成。
2. 气泡大小及分布规律分析模拟结果显示，喷嘴产生的气泡大小均匀，分布规律良好。
在喷口附近，气泡尺寸较小，随着距离的增加，气泡逐渐增大。
同时，喷嘴产生的气泡具有较高的均匀性，满足实际应用需求。
3. 雾化效果分析本研究的雾化喷嘴具有良好的雾化效果。
液体在高压气体的作用下被破碎成细小的液滴，形成均匀的喷雾。
喷雾覆盖范围广，无明显的颗粒大小差异，有利于提高应用效率和质量。
五、结论本研究通过数值模拟方法对具有均匀化气液两相流气泡雾化喷嘴进行了研究。
结果表明，该喷嘴具有良好的流场特性、气泡大小及分布规律和雾化效果。
气-水雾化喷嘴特性实验研究作者：谭敏来源：《硅谷》2009年第24期[摘要]为解决冷却器换热效率低的问题,提出将气-水雾化喷嘴应用于间接蒸发冷却,实验研究间接蒸发冷却器专用扇形气-水两相雾化喷嘴的特性,获得不同压力时喷嘴的雾化角和气水流量值及其变化规律,确定出最佳的喷雾气水比和雾化角等特性参数。
[关键词]地铁间接蒸发冷却雾化喷嘴雾化特性中图分类号:TQ-9文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1220125-01一、前言蒸发冷却是人类已知最早的冷却方式,随着能源短缺和环境问题的日趋突出,由于其具有节能、环保、经济及改善室内空气品质等独特优势,蒸发冷却技术越来越引起广泛的关注。
蒸发冷却分为直接冷却和间接冷却,现有的间接蒸发冷却计算模型都是基于间接蒸发冷却器表面水膜完整、均匀的重要假设,但是,由于表面张力的作用,换热器表面形成的水膜远远谈不上完整、均匀,因此,换热器换热效率低下。
为了改善换热器表面水膜的均匀性,提高换热效率,黄翔教授研究了改进布水器结构型式和包覆吸水性材料的布水效果,结果表明换热器表面润湿系数增大,提高了换热器的热质交换效率。
朱冬生教授实验研究了扭曲管和管外亲水处理的水膜分布情况,研究发现能获得较好的水膜分布。
以上几种方法可以一定程度上改善换热器表面水膜均匀性,提高换热性能,但都不可避免要增加热阻,长期使用后形成的水垢必然影响包覆吸水性材料的性能,不能从根本上解决换热器表面水膜均匀性的问题。
因此,本文提出通过气-水雾化喷嘴将水雾化后喷射到换热器表面,形成均匀完整的水膜强化换热,实验研究喷嘴喷雾气水比、雾化角等重要参数,为气-水雾化喷嘴运用于间接蒸发冷却器提供基础数据。
二、实验系统及实验方法间接蒸发冷却的关键在于换热器表面水膜的均匀性和完整性,因此,喷嘴性能对换热器表面水膜状态具有决定性的影响,它受喷雾压力、喷雾流量、雾化角、喷嘴口径等参数的影响,本文用水作为喷雾液体介质,用水泵对水提升加压,提供所需的压力,用空气压缩机提供压缩空气作为气体介质,喷嘴采用气-水两相扇形喷嘴。
两相流乳化型细水雾喷嘴雾化特性研究摘要：本文通过对两相流乳化型细水雾喷嘴的研究，详细描述了其雾化特性。
首先介绍了雾化技术的相关背景，阐述了雾化技术在许多领域中的应用。
然后对喷嘴的结构和工作原理进行了分析，探讨了喷嘴的雾化机理。
通过实验研究，分析了喷嘴的雾化性能，确定了喷嘴的最佳工作条件。
最后，结合实验结果，总结了两相流乳化型细水雾喷嘴的雾化特性，提出了未来的研究方向。
关键词：两相流；乳化型细水雾喷嘴；雾化特性；喷嘴结构；雾化机理；最佳工作条件一、引言雾化技术是将液体或气体分散成微小颗粒形成雾状的一种技术。
它在许多领域中被广泛应用，如化工、医药、农业、环保等领域。
当前，随着人们对环境保护的重视和社会工业化进程的加快，雾化技术的应用越来越广泛。
其中，两相流乳化型细水雾喷嘴是一种常用的雾化设备。
它主要由液体喷嘴、气体进口和混合室组成，可将液体分散成微小颗粒，形成细水雾。
然而，由于其复杂的结构和工作原理，喷嘴的雾化特性还需要深入研究。
本文旨在通过对两相流乳化型细水雾喷嘴的研究，详细描述其雾化特性，并探讨其未来的研究方向。
二、喷嘴结构和工作原理1.喷嘴结构两相流乳化型细水雾喷嘴主要由液体喷嘴、气体进口和混合室组成。
其中，液体喷嘴以精密加工技术制成，可调节液体的流量和压力。
气体进口通常设置在液体喷嘴上方，气体通过进口喷嘴形成一个高速气流，将液体喷向混合室。
在混合室内，液体和气体发生混合，形成细水雾。
2.喷嘴工作原理当液体从液体喷嘴中喷出时，由于液体的表面张力，其形成了一些稳定的液体柱。
随着气体的进入，气体会形成一个圆锥形的气流，将液体柱撕裂成微小颗粒。
混合室中，液体微小颗粒和气体混合后，形成细水雾。
混合室下端的出口则将细水雾喷出。
三、喷嘴雾化机理两相流乳化型细水雾喷嘴的雾化机理分为两个步骤：前向喷雾和重叠喷雾。
在前向喷雾时，气体流经喷嘴开口时会形成较大的压力差，将液体喷向混合室。
在混合室中，气体的进入使液体喷雾，液滴被撕裂为微小颗粒形成细水雾。
包 装 工 程第44卷 第15期·184·PACKAGING ENGINEERING 2023年8月收稿日期：2023−03−10基金项目：国家自然科学基金项目（12172129）作者简介：吴正人（1973—），男，博士，副教授，主要研究方向为流体动力学理论及应用。
通信作者：杨小娜（1979—），女，本科，工程师，主要研究方向为烟草生产工艺研究。
双介质喷嘴雾化特性数值模拟研究吴正人1，石祎炜1，彭子春1，杨小娜2，刘梅3（1.华北电力大学 河北省低碳高效发电技术重点实验室，河北 保定 071003；2.河北白沙烟草有限责任公司保定卷烟厂，河北 保定 071000；3.华北电力大学 经济管理系，河北 保定 071003） 摘要：目的 双介质喷嘴雾化效果直接影响烟卷加料工艺的进一步提升，通过对雾化过程进行数值模拟，方便对雾化特性进行透彻的分析，提升雾化效果。
方法 采用数值模拟方法构建两相流连续相流场与DPM 离散态双向耦合的数值模型，研究蒸汽压力、液体流量以及双介质喷嘴结构对喷嘴雾化特性的影响。
结果 适当增加蒸汽压力，可以在不影响最大流速、颗粒粒径均匀度及颗粒中值粒径的情况下，减小雾化扩散角，小幅度地增加喷射距离，雾化细度变好，进而提高雾化效果。
随着有机液流量的增加，雾化扩散角增大，喷射距离增加，雾化粒径均匀度变好，从而使雾化效果变好。
液体路通流面积越大喷雾的贯穿距离越小，气路通流面积越大喷雾的雾化扩散角度越大。
若需要得到较好的雾化效果，需要保证较小的蒸汽路通流面积，与此同时液路侧保持正常开度。
结论 适当地提高有机液流量或者蒸汽压力，以及采用较小蒸汽路通流面积，同时液路侧保持正常开度的结构，有利于提高料液喷洒的均匀性，减少了料液的浪费，提高了烟丝制备的工艺水平。
关键词：双介质喷嘴；索特平均直径；雾化扩散角；颗粒均匀度；通流面积 中图分类号：TK221 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)15-0184-10 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2023.15.024Numerical Simulation of Atomization Characteristics of Dual-medium NozzleWU Zheng-ren 1, SHI Yi-wei 1, PENG Zi-chun 1, YANG Xiao-na 2, LIU Mei 3(1. Hebei Province Key Laboratory of Low-carbon High-efficiency Power Generation Technology, North China ElectricPower University, Hebei Baoding 071003, China; 2. Baoding Cigarette Factory, Hebei Baisha Tobacco Co., Ltd., Hebei Baoding 071000, China; 3. Department of Economic Management, North China Electric Power University,Hebei Baoding 071003, China) ABSTRACT: The atomization effect of the double-medium nozzle directly affects the further improvement of the ciga-rette feeding process. The work aims to thoroughly analyze the atomization characteristics and improve the atomization effect through the numerical simulation of the atomization process. The numerical simulation method was used to build a two-way coupling numerical model of continuous two-phase flow field and DPM discrete state, and the effects of steam pressure, liquid flow rate and dual-medium nozzle structure on nozzle atomization characteristics were studied. Properly increasing the steam pressure could reduce the atomization diffusion angle, slightly increase the spray distance, improve the atomization fineness, and enhance the atomization effect without affecting the maximum flow rate, particle size un-iformity and particle median size. With the increase of the organic liquid flow rate, the atomization diffusion angle in-creased, the spray distance increased, and the atomization particle size uniformity became better, thus making the atomi-第44卷第15期吴正人，等：双介质喷嘴雾化特性数值模拟研究·185·zation effect better. The larger the flow area of the liquid path was, the smaller the penetration distance of the spray was, and the larger the flow area of the gas path was, the larger the atomization diffusion angle of the spray was. If better ato-mization effect was required, it was necessary to ensure a small flow area of the steam path, and at the same time, the normal opening of the liquid path side was maintained. Properly increasing the flow rate or steam pressure of organic liq-uid, and adopting a structure with a small flow area of the steam path and a normal opening at the side of the liquid path are conducive to improving the uniformity of the spray of the liquid feed, reducing the waste of the liquid feed, and im-proving the technological level of cut tobacco preparation.KEY WORDS: dual-medium nozzle; Sauter mean diameter; atomization diffusion angle; particle uniformity; flow area目前，很多行业对雾化质量的要求越来越高，而结构设计合理且运行参数适当的双介质雾化喷嘴的雾化质量非常好，因此在生产中对双介质雾化喷嘴的需求不断加大。
两股互击式喷嘴雾化性能实验研究标题：双股互击式喷嘴雾化性能实验研究摘要：喷嘴雾化是一项重要的工程应用，学术界也经常利用它来进行工作和研究。
本文详细介绍了双股互击式喷嘴的雾化性能实验研究。
实验中使用的装置由两个双股互击式喷嘴、气体流量计、热力计、测速计和空气温度和湿度采样器组成。
实验过程中，双股互击式喷嘴的工作压力、气体流量和雾化效果等都受到了详细的测试和测量，结果表明，当气体流量达到6.0L/min时，双股互击式喷嘴可以输出最大的雾化效率。
此外，随着压力的增加，雾化效率也会增加。
关键词：双股互击式喷嘴; 雾化性能; 实验研究应用：双股互击式喷嘴雾化性能实验研究具有重要的理论和实用意义。
首先，双股互击式喷嘴雾化性能实验研究有助于研究工程应用中的各种参数性能，从而更好地掌握双股互击式喷嘴的表现。
其次，它可以为制造双股互击式喷嘴的企业提供重要的理论依据，从而改进和提高生产效率，提高精度，减少落后产品的比例。
最后，双股互击式喷嘴雾化性能实验研究还可用于对今后新型喷嘴的研发和改进，以拓展和进一步优化它们的特点和性能特征。
因此，双股互击式喷嘴雾化性能实验研究和结果将会不断推动双股互击式喷嘴技术和应用的发展，推动相关领域的发展，促进工业的发展，为人们的生活更多的便利提供支持。
实验测试可以检验喷嘴的雾化能力，同时将特定的压力与相关参数（如气体流量、温度和湿度等）关联起来。
通过实验分析，可以确定双股互击式喷嘴的最佳工作条件。
除了测量双股互击式喷嘴的雾化性能外，实验信息也可用于研究气体的性质和流动属性，以及如何影响雾化和雾化过程。
此外，双股互击式喷嘴还可用于考察环境条件以及湿度和温度如何影响雾化性能。
本文提出了一种双股互击式喷嘴雾化性能实验研究方法，并对不同压力、流量和气体温度条件下的雾化效果进行了详细研究。
实验结果表明，双股互击式喷嘴在7 bar的压力和6.0 L/min的气体流量下可以输出最大的油雾粒子数量。
同时，随着压力的增加，雾化效率也会随之提高。
气—液两相流旋流喷嘴雾化特性研究
气—液两相流旋流喷嘴雾化特性研究
作者：陈建文;庞常健;杨晓明;赵宇龙;李垒
作者机构：东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110004;沈阳化工大学应用化学学院,沈阳110142;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110004;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110004;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110004
来源：机械设计与制造
ISSN：1001-3997
年：2012
卷：000
期：006
页码：239-241
页数：3
中图分类：TH16;TK263.4
正文语种：chi
关键词：旋流喷嘴;两相流;油雾粒径;气液比
摘要：液体的有效雾化是当前气液两相流研究中的重要课题,这其中雾化喷嘴的选择能很大程度影响雾化效果.通过查阅大量文献,对不同类型的气液两相流旋流喷嘴的结构、工作原理以及影响雾化效果的各个因素(包括:喷嘴结构、压缩空气压力以及气液比)做出了论述.在实验中采用压缩空气作为雾化介质,利用
lyc2000激光粒度仪测量了不同情况下的喷雾特性参数如油雾粒径、油雾浓度等.同时对气液两相流旋流喷嘴雾化特性进行分析,并做了图表分析和曲线拟合.。
双流体喷嘴雾化特性实验摘要:双流体雾化降温冷却技术是将气体和液体在喷嘴内部直接混合，在高压射流作用下直接雾化，雾化的小液滴气化时带走热量，从而降低工作区域温度。
喷雾冷却降温系统广泛应用于养殖、高精度建筑及机械切削加工中刀具的冷却等。
影响喷雾降温冷却的关键因素是雾滴粒径和雾滴运动速度。
雾滴粒径越小，其总表面积越大，易于蒸发、气化，从而产生良好的降温效果;而雾滴运动速度加快则可以进一步加快工作区域的换热过程。
文章利用相位多普勒粒子动态分析仪(FDA)对4种不同喷孔直径的喷嘴进行了较为详细的实验研究，获得了影响雾滴粒径和雾滴运动速度的重要因素，得到了双流体雾化喷嘴工作的最佳压力与孔径组合，为喷雾冷却降温的研究奠定了琴础在不同的工程应用领域，对雾滴的大小和速度有不同的要求，因此探索雾滴尺寸、滴速、压力、流量、喷嘴直径、流体的物性参数等的关系刁仁进而实现雾滴大小和速度的控制尤为重要。
双流体式雾化喷嘴结构简单，对于高勃度和低勃度的液体都有良好的雾化性能，并且容易通过调节气液比来控制喷雾参数，能满足不同场合的使用要求，但同时也存在动力消耗大、效率低、雾谱宽、雾化机理复杂等因素。
喷雾冷却降温系统通过喷嘴将液体直接雾化，雾化的小水滴气化时会带走热量，从而降低工作区的温度。
喷雾冷却降温广泛应用于养殖、高精度建筑及机械加工中各种刀具的冷却等。
其中雾滴速度和雾化粒径直接影响雾滴的气化，从而影响降温效果本文以双流体喷嘴为研究对象，采用相位多普勒粒子动态分析仪(FDA)对雾化冷却过程中双流体喷嘴雾化进行了实验研究，着重探讨了双流体雾化喷嘴喷孔直径、工作压力与滴速和粒径的关系，得出了影响双流体喷嘴雾化效果的主要因素。
1实验装置实验采用的喷嘴为内混式双流体雾化喷嘴，喷头采用收缩式圆锥形雾化喷头，目的是通过对喷嘴在不同运行参数条件下进行雾化性能参数的测量，获得更好的雾化效果，以便实现对喷嘴的雾化性能参数进行有效控制。
实验装置由雾化装置、气路系统、水路系统和测量系统等构成。
大连理工大学硕士学位论文１）建立几何模型。
几何模型是网格和边界的载体。
对于二维问题，几何模型是二维面；对于三维问题，几何模型是三维实体。
２）划分网格。
在所生成的几何模型上应用特定的网格类型、网格单元和网格密度对面或体进行划分，获得网格。
３）指定边界条件。
为模型的每个区域指定名称和类型，为后续给定模型的物理属性、边界条件和初始条件做好准备。
研究中计算区域选择气孔、混合孔部分以及喷嘴下游２００ｍ的喷雾区。
由于喷嘴尺寸较小，喷雾区尺寸较大，作者对喷嘴部分采用局部网格加密。
对于喷嘴部分选用Ｔｇｒｉｄ网格划分方案，单元元素主要是Ｔｅｔ／Ｈｙｂｒｉｄ，对于喷雾区选用Ｃｏｏｐｅｒ网格划分方案，单元元素主要是Ｈｅｘ／ｗｅｄｇｅ。
所得到的喷嘴网格图如图２．３、图２．４所示。
图２．３局部网格图Ｆｉ９２．３Ｐａｒｔｉａｌｇｒｉｄｃｈａｒｔ图２．４计算区域网格图Ｆｉ９２．４Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｄｏｍａｉｎｇｒｉｄｃｈａｒｔ·－１３．气流式雾化喷嘴的特性研究气孔１．５垂直向下Ｚ＝９．８１０３．８４８７．６８水孔１．６垂直向上Ｚ－＝．９．８１０６．６９９０．７８水平喷射Ｙ＝－９．８１０４．８８８９．２３２无重力１０５８９混合孔２．４实验值１４５１０７计算值１２２９７从表４．２的数据可以看出，对于上述两种不同尺寸的喷嘴在几个不同的喷射方向，相同的运行工况下，流体经过喷嘴最后被雾化的效果相近，并且模拟值与实验值和计算值相差不大，完全可以用来进行喷嘴的性能研究。
所以在以后的模拟计算中，作者近似认为喷嘴喷射方向对雾化效果影响不大，采用不计重力的分析方式。
４．２计算区域中的流场以及喷雾场４．２．１单纯的气相流场数值计算的过程中，首先对没有液相作用的单纯的气相流场进行计算，图４．１分别是压缩空气以５０ｍ／ｓ、１００ｍ／ｓ、１５０ｍ／ｓ的速度射流进入直径为３０ｒａｍ的带固体壁面的圆柱形空间的流场图。
大连理工大学硕士学位论文１５０ｍ／ｓ圈４．１．计算区域内的流场图Ｆｉ９４．１Ｆｌｏｗ丘ｅ埘ｏｆｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｃｔ从图４．１不同气流速度的流场图可以看到；随着喷嘴气相进口速度的不断增大，所研究的计算区域内流场的速度分布几乎不变，只是在各截面上速度的大小有所增加。
