双流体喷嘴雾化过程的模拟分析

本科毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：双流体喷嘴雾化过程的模拟分析

适用专业：热能工程

下达任务日期：2014. 2.24

关键词：喷雾，流动，速度场，模拟

内容要求：（阐明与毕业设计（论文）题目相关、需要通过毕业设计解决、或通过毕业论文研究的主要问题。后面应列出建议学生在毕业设计（论文）前期研读的重要参考资料（书目、论文、手册、标准等）

本毕业设计课题利用Fluent 6.3对双流体喷雾过程进行数值模拟，探讨不同的工况下的喷雾流场包括压力场、浓度场、速度场的分布规律。毕业设计旨在提高学生综合运用基础理论知识的能力，培养其独立分析实际问题、解决实际工程问题的能力。本课题可以促进学生掌握流动、传热与传质的基本理论，熟悉液体雾化设备的基本结构与原理，培养其工程设计、科学实验与理论分析的基本技能，锻炼其计算、数据处理、数据分析等基本能力。

参考文献：

1陶文铨编著. 数值传热学. 西安交通大学出版社, 2001.

2曹建明编著. 喷雾学. 机械工业出版社, 2005.05.

3王福军编著. 计算流体动力学分析CFD软件原理与应用. 清华大学出版社, 2004.09.

4王瑞金，张凯，王刚编著. Fluent技术基础与应用实例. 清华大学出版社, 2007.

5侯凌云，侯晓春编著. 喷嘴技术手册. 中国石化出版社, 2002.

6《工业锅炉设计计算方法》编委会，工业锅炉设计计算方法，中国标准出版社，2005

7范维澄等.计算燃烧学.合肥市：安徽科学技术出版社, 1987.

8Lefebvre, A. H.. Atomization and sprays [M]. New York:Hemisphere, 1989.

9程勇，汪军，蔡小舒. 旋流燃烧室中NO 排放的数值计算. 上海理工大学学报.2004，V ol.26

10周力行. 湍流气粒两相流动和燃烧的理论与数值模拟.[M].北京：科学出版社，1994

11 A Datta，S K Som. Combustion and emission characteristics in a gas turbine combustor at

different pressure and swirl conditions. Applied Thermal Engineering 19 (1999) 949-967

12舒宝万，毛羽. 雾化效果对液雾燃烧过程影响的数值模拟.工业炉.2004，26(4)

13张波，尧命发，郑尊清，陈征. 正庚烷均质压燃燃烧特性和排放特性的实验研究. 天津大学学报.2006，39（6）：663-669

14刘霞，葛新锋.FLUENT软件及其在我国的应用.能源研究与利用，2003.2，pp36-38

方法要求：（阐明与毕业设计（论文）问题解决和研究相关的实验、设计、调研方法和技术路线。）

一、需要解决的问题：

通过了解气泡雾化喷嘴的雾化机理、学习Fluent软件的使用，根据现有实验装置构建数学物理模型并划分网格，对喷嘴喷雾过程进行数值模拟，分析入口条件对燃烧室内流场、温度场、浓度场、压力场的影响规律；同时尝试利用PDA对气泡雾化喷嘴的喷雾流场进行诊断，分析颗粒平均直径、流速等的空间分布规律。

二、技术路线：

1、查阅相关文献资料，了解气泡雾化喷嘴的雾化机理以及喷雾流场特性。

2、学习Fluent 6.3软件，掌握湍流模拟的相关数学模型的使用。

3、根据实验装置，构建喷雾过程的物理模型，进行网格划分，进行冷态流场的模拟与理论

分析。

4、在不同边界条件下，对喷嘴喷雾过程进行模拟，分析不同工况和入口参数对流场结构、

浓度分布、压力场分布以及粒径分布的影响规律。

5、了解PDA的工作原理以及利用PDA对喷雾流场进行诊断、分析喷雾的粒径分布、速度

分布规律的基本方法。

最终成果要求：

要求按期提交各阶段报告。设计完成后，需提交毕业论文一份，其内容包括不同边界条件下喷雾过程下的速度场、浓度场、压力场的对比结果。

过程要求：（提出毕业设计（论文）的周工作进度、工作质量、阶段成果要求。）工作进度与阶段性成果要求：

1.15-1.26，选题阶段。

2.27-

3.1，任务书下发。

3.1-3.21，毕业设计调研阶段。根据设计题目查阅文献，了解喷嘴雾化过程和喷雾流场分布规律，了解FLUENT软件的使用，提交纸质调研报告。前期工作阶段。深入了解喷雾过程，学习Fluent 6.3计算软件，根据实验装置，建立物理模型。学习网格生成技术，对物理模型进行网格划分；进行英文文献翻译。提交前期工作报告。

3.22.-

4.18，深入学习Fluent6.3软件提供的湍流模型，建立冷态流场模拟的数学模型；利用PDF模型进行喷雾过程。提交中期报告。

4.19-

5.21，分析不同边界条件和入口条件（压力、流量、气液比等）对喷雾过程的速度场、浓度场、压力场和粒径分布的影响规律。提交论文初稿。

5.21-

6.1，论文初稿教师评阅，论文修改；对不同工况下的喷雾特性进行对比分析和诊断。

6.1-6.15，提交论文定稿以及理论分析、计算说明书等材料，论文评阅，修改，答辩文件组织，论文答辩

2014/2/24