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基于DPM-to-VOF方法的液滴射流撞壁过程研究

陈青山 王明军 田文喜 秋穗正 苏光辉

陈青山, 王明军, 田文喜, 秋穗正, 苏光辉. 基于DPM-to-VOF方法的液滴射流撞壁过程研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(1): 83-91. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0083
引用本文: 陈青山, 王明军, 田文喜, 秋穗正, 苏光辉. 基于DPM-to-VOF方法的液滴射流撞壁过程研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(1): 83-91. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0083
Chen Qingshan, Wang Mingjun, Tian Wenxi, Qiu Suizheng, Su Guanghui. Study on the Droplet Jet Impingement Process on Wall Based on DPM-to-VOF Method[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(1): 83-91. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0083
Citation: Chen Qingshan, Wang Mingjun, Tian Wenxi, Qiu Suizheng, Su Guanghui. Study on the Droplet Jet Impingement Process on Wall Based on DPM-to-VOF Method[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(1): 83-91. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0083

基于DPM-to-VOF方法的液滴射流撞壁过程研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0083
详细信息
    作者简介:

    陈青山(1998—),男,博士研究生,现主要从事核反应堆热工水力方面的研究,E-mail: 1828698717@qq.com

    通讯作者:

    田文喜,E-mail: wxtian@mail.xjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL334

Study on the Droplet Jet Impingement Process on Wall Based on DPM-to-VOF Method

  • 摘要: 喷淋雾化被广泛应用于核动力设备中,以保证其安全稳定运行。喷淋时,部分液滴会撞击设备壁面,以液膜的形式进行扩展和演变。基于Fluent软件的离散相-连续相转换(DPM-to-VOF,DTV)方法进行了液滴射流撞壁研究,使用两液滴滴落过程试验图像验证了模拟方法的准确性,研究了液滴射流注入速度、入射角度对壁面液膜形态的影响规律,得到了液滴溅射率随入射条件的变化情况,并分析了液滴撞击壁面时重力、表面张力、速度分量等对液膜形态扩展过程、液滴溅射率的影响。研究发现,增大注入速度能加大对液膜的扰动,液膜与壁面的接触面积显著增大,液膜区宽度和高度增加;增大入射角度对液膜形态的改变影响较大,体现在液膜区宽度增加和液膜区高度减小,液膜表面稳定性减低。溅射率随着注入速度和入射角度的增大而增大,其中,入射角度对溅射率的影响更大。

     

  • 图  1  DTV转换过程示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of DTV Transition Process

    图  2  液滴滴落撞击壁面的转换、演变过程和网格变化情况

    Figure  2.  Transitions, Evolutionary Processes and Mesh Changes in Droplet Impingement on the Wall

    图  3  间距0.73 mm的两液滴滴落融合过程的模拟结果与试验图像[3-5]对比

    Figure  3.  Comparison of Droplet Falling and Coalescence Processes Between the Simulation Results and Experimental Images[3-5] with a Separation Distance of 0.73 mm

    图  4  间距3.68 mm的两液滴滴落融合过程的模拟结果与试验图像[3-5]对比

    Figure  4.  Comparison of Droplet Falling and Coalescence Processes Between the Simulation Results and Experimental Images [3-5] with a Separation Distance of 3.68 mm

    图  5  计算域几何模型

    Figure  5.  Geometric Representation of the Computational Domain

    图  6  射流撞壁示意图

    Figure  6.  Diagram of Jet Impinging on Wall

    图  7  典型液滴射流撞壁试验效果图[9]

    Figure  7.  Typical Experimental Image of Droplet Jet Impinging on Wall[9]

    图  8  不同注入速度条件下的液膜特征

    Figure  8.  Liquid Film Characteristics at Different Injection Rates

    图  9  不同注入速度条件下的接触面示意图

    Figure  9.  Schematic Diagram of Contact Surfaces at Different Injection Rates

    图  10  不同注入速度条件下的液膜特征曲线

    Figure  10.  Characteristic Curves of Liquid Film at Different Injection Rates

    图  11  不同注入速度条件下的液滴流动轨迹示意图

    Figure  11.  Schematic Diagram of Droplet Flow Trajectory at Different Injection Rates

    图  12  不同入射角度条件下的液膜特征

    Figure  12.  Liquid Film Characteristics at Different Incidence Angles

    图  13  不同入射角度条件下的液膜形态和接触面示意图

    Figure  13.  Schematic Diagram of Liquid Film Morphology and Contact Surfaces at Different Incidence Angles

    图  14  不同入射角度条件下的液膜特征曲线

    Figure  14.  Characteristic Curves of Liquid Film at Different Incidence Angles

    图  15  不同入射角度条件下的液滴流动轨迹示意图

    Figure  15.  Schematic Diagram of Droplet Flow Trajectory at Different Incidence Angles

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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-07
  • 修回日期:  2024-06-06
  • 刊出日期:  2025-02-15

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