基于光滑粒子流体动力学方法的液滴蒸发问题数值模拟研究

• 作者: 汪杜豆 强洪夫 石超 陈福振
• 来源期刊: 推进技术
• 学科: 航空航天
• 关键词: 液滴 蒸发 光滑粒子流体动力学 SPH粒子液相质量分数 D2定律
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 燃烧 传热 传质
• 页码范围: 382-394
• 页数: 13页
• 分类号: V430
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.190559

摘要

基于光滑粒子流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH),开展了SPH新算法在蒸发燃烧领域的研究.建立了适用于SPH方法的蒸发数值模型,推导了基于傅立叶热传导公式和菲克扩散定律的SPH离散方程;借鉴VOF方法(Volume of Fluid)的思想,提出了SPH粒子的液相质量分数的概念,以有效表征蒸发过程中的相变问题.采用SPH方法对高温环境中单个液滴的蒸发过程进行数值模拟,结果符合D2定律,与理论模型相一致;在强迫对流环境中,液滴的蒸发过程受到对流作用及表面张力的影响,蒸发速率加快;进一步对双液滴在静止、对流环境中的蒸发过程进行数值模拟研究.结果表明,液滴的间距、滴径对多个液滴的蒸发过程影响至关重要,液滴间距至少在两倍的液滴直径以上,相互之间的影响才可以近似忽略.通过本文研究,拓宽了SPH方法在蒸发相变领域的应用范围,研究结果也能够为进一步的燃烧问题研究奠定基础.