采用界面追蹤方法研究蒸餾過程中液滴撞擊高溫薄液膜的流動(dòng)和傳熱特性,將數(shù)值結(jié)果與解析解和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較驗(yàn)證模型的正確性,研究氣液界面和熱流分布的演變過程.同時(shí),分析液滴We數(shù)和無量綱液膜厚度對(duì)傳熱的影響.液滴撞擊后的熱流密度分布顯示:液膜可分為撞擊區(qū)、過渡區(qū)和靜態(tài)區(qū).由于液滴的撞擊作用,強(qiáng)制對(duì)流是撞擊區(qū)內(nèi)主要的傳熱機(jī)制.增大液滴的韋伯?dāng)?shù)或減小無量綱液膜厚度會(huì)加強(qiáng)熱量傳遞.隨著液滴韋伯?dāng)?shù)的增加,沖擊引起的擾動(dòng)增強(qiáng),在動(dòng)量和能量共同作用下,平均熱流密度明顯增大,撞擊區(qū)冠狀水花越明顯.無量綱液膜厚度越小,平均熱流密度越大,且有更長的時(shí)間保持高熱流密度換熱.

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【部分圖文】：

圖1 初始時(shí)刻物理模型

ρ(φ)=Η(φ)ρ1+(1-Η(φ))ρ2.?????????(9)1.3物理模型

圖2 實(shí)驗(yàn)液滴拓?fù)鋱D像和FTM模擬

為了準(zhǔn)確模擬多相流動(dòng),確保模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)或理論推導(dǎo)結(jié)果的一致性尤為重要.如圖2所示,由于撞擊過程呈明顯的對(duì)稱性,分別選取部分FTM模擬與實(shí)驗(yàn)[33]液體拓?fù)鋱D進(jìn)行對(duì)比,當(dāng)δ=0.3,We=3,在撞擊后不同時(shí)刻,可以清晰地觀察到FTM模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好.在液滴撞擊液膜....

圖3 無量綱鋪展半徑隨無量綱時(shí)間變化

圖2實(shí)驗(yàn)液滴拓?fù)鋱D像和FTM模擬進(jìn)一步定量比較,Yarin等[34]總結(jié)出了液滴撞擊后冠狀水花半徑和無量綱時(shí)間之間的平方根關(guān)系

圖4 無量綱速度隨無量綱時(shí)間變化

We=ρv2l/σ,?????????(11)其中,ρ為液體密度,v表示液滴撞擊液膜速度,l表示特征長度即液滴直徑,σ表示液體表面張力系數(shù).

本文編號(hào)：4049185