喷雾试验模拟

lancky

xrs333版主辛苦！
您好！
我用试验测试了喷雾头下方1.1m距离处的液滴颗粒大小（从几十微米到数毫米的液滴都很多，且没有一定的规律），以及此高度上沿直径方向流量分布（雾化区域沿直径流量分布很不均匀）。现在导师想让我进行理论计算和数值模拟。对此一点思路都没有，不知从何下手。请问能否给我一些建议？此试验过程不知是否能数值模拟，需要从何处着手？学校的一个老师专门搞vof和level set的，请教他时，他直接否定了数值模拟的可能性。现在很茫然，希望版主能帮忙赐教！不胜感激！

xrs333

看你想模拟什么了。你说到搞vof和level set的老师否定了数值模拟可能性，那么我想你们讨论的一定是关于模拟喷嘴形成液雾的过程，这个过程是非常复杂，是个气/液两相流，原理上可以用CFD方法进行数值计算，但直接数值计算的计算开销特别大。

lancky

谢谢版主的回复！
因为我试验的内容，得到了喷雾头下方液滴的直径和液滴沿喷雾头下方流量沿直径的分布情况（很不对称）。如果要数值模拟试验结果，即：液滴的粒径分布和流量密度分布情况，我想肯定与喷雾头内部构造有关，因为不同尺寸、内部构造喷雾头，得到液滴粒径和流量分布情况是不相同的（试验结果）。所以最终的模拟过程，我想肯定是离不开喷雾头内部流体模拟以及液滴形成和喷雾过程，否则与试验结果无法比较。

xrs333

一直认为你研究的是喷嘴，也就是高压下把液体雾化的很细的喷嘴。但你两次提到喷雾头，液滴颗粒达数毫米，才意识到你研究的喷头实际上可能类似淋浴喷头，压力不高，喷雾不细。流动肯定是两相流，数值计算比单相流难度要大，但是还是可以算一算的。关键是你想研究什么。
顺便问一下，试验是用PDPA测量的吗？

lancky

版主辛苦！
我的试验开始打算用马尔文粒度仪，由于液滴粒径集中在1mm左右，因此最后改为摄像法测量。喷雾头前后压降约为0.4MPa。我想研究的是喷雾头雾化锥角、不同高度液滴粒径、以及喷雾头下方沿直径方向液滴流量密度不均匀分布情况随着流量的变化情况。
fluent中的evaporate-liquid的模型，分别对Injector  Inner Diameter和Injector  outer Diameter赋值0.0035m和0.0045m，这岂不是出口液滴粒径已经确定了，最终得到喷头下方流场中液滴粒径大小有何意义？其中雾化锥角也是给定的？依算例，喷头下方液滴流量密度肯定是沿直径对称分布，那不均匀分布情况该如何模拟？

xrs333

想把你所述的那么大尺度的空间加上喷头内部流道作为计算域来计算其中的两相流，这个难度实在是太大了。不妨这样考虑：先计算喷头内部流道+喷头外一个较小区域的 流动，用VOF模型，毕竟喷头工作压力不太高，还有可能算出点名堂来。然后，如果有必要，再计算喷头外部大空间内的两相流，用DPM模型，颗粒轨迹计算的初始条件利用前边那个模型的结果加以确定。

lancky

版主xrs333 久违了！关于此问题继续请教版主：
喷头内部结构比较复杂：周围有数个漩流通道，中间为直通喇叭口；漩流液体经过旋转加速后，与直接从喇叭口过来的液体在下腔室混合（直通液体对旋转液膜进行冲击），然后再从喷头口喷出。流道尺寸相对较大，直接用vof计算机开销太大，一直没有结果出来。想请教：能否将漩流部分以及下腔室混合过程用单相湍流模拟，出口设在下腔室某个截面位置，得到这个截面的各项参数分布后，将该截面作为入口边界条件，使用vof模型从喷头口喷出？不知这个想法有没有可操作性？
敬仰版主的学识，也感谢版主长期对大家的帮助！谢谢你！

xrs333

上些图片，让我们能直观了解。

xrs333

按我在6楼说的做吧。但不要指望能得到破碎过程的模拟，更不用说雾化了。

lancky

版主早上好！
破碎过程我不太关心，就想得到最终的液滴粒径均值、雾化锥角和下方流量密度分布。
我按您在6楼的建议，将整个喷雾头内部和下方小部分区域做VOF模型，但是由于喷雾头尺寸太大（入口直径为50cm），内部流动太过紊乱，一开始计算就死机。我在想能不能把漩流部分和下方混合过程的锥形腔室的一部分用单相流模型计算，在锥形混合腔的某个截面输出结果，然后作为vof模型的入口条件，计算该混合锥形区域剩余部分和喷头下方某个区域。不知这样做有没有可行性？
谢谢版主！

xrs333

太大了，不好弄。你是否利用了周期性？那样计算域小一点，网格尺寸可以小一点。要尽量都用六面体单元。要网格疏密有别。

xrs333

百万量级的网格是必须的。如果没有更好的计算条件，至少要弄个4核机器，8G内存，算它个几天。
求解策略搞好一点，比如初始化、时间步长、离散格式。
破碎过程都模拟不了，就更别指望得到液滴粒径。雾化锥角也只能用出口处液膜速度方向来计算。

lancky

谢谢版主回复，您在12楼上所说的周期性指的是什么？如果实在得不到液滴大小，能得到雾化锥角和喷雾头下方的流量密度分布也行。

[ 本帖最后由 lancky 于 2011-6-16 18:39 编辑 ]

xrs333

有几个旋流槽，就取几分之一的扇区为计算域。
流量密度分布恐怕也得不到。

lancky

版主，那用vof模型计算的结果还能接着使用dpm吗？如您在6楼所说。如果用dpm模型的话，就或许能得到喷头下方的流量分布情况。