液体燃料喷嘴雾化非定常过程的联合仿真分析方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种液体燃料喷嘴雾化非定常过程的联合仿真分析方法及装置，涉及雾化喷嘴技术领域，该方法包括：对喷嘴进行流场仿真获得仿真结果文件，并根据仿真结果文件获取雾化参数；进行喷雾试验，并获取试验数据；其中，试验数据包括高速摄影照片和所测量的粒径；对仿真结果文件与试验数据进行对比验证，获得雾化影响规律；分析仿真结果文件获取非定常流场的流动特征

【技术实现步骤摘要】
液体燃料喷嘴雾化非定常过程的联合仿真分析方法及装置


[0001]本申请涉及雾化喷嘴
，尤其涉及一种液体燃料喷嘴雾化非定常过程的联合仿真分析方法及装置
。

技术介绍

[0002]雾化喷嘴是火箭发动机工作过程中必不可少的部件之一，包括气液喷嘴和液液喷嘴
。
喷嘴将推进剂雾化成细小液滴，使其与氧化剂充分混合以达到充分燃烧的目的
。
喷嘴的雾化效果直接决定了推进剂与氧化剂的混合效果进而影响到液体燃料燃烧的效率和稳定性
。
[0003]目前研究雾化机理常用的试验方法为
PDPA(
相位多普勒分析仪
)
与高速摄影相结合
。
测量喷雾锥角需要使用高速摄影，测量射流模态需要高速摄影长时间拍摄以生成多帧高清图像
。
测量液滴直径分布，需要使用
PDPA
进行多点测量，但测量结果也极易受环境因素影响
。
目前较先进的燃料雾化仿真方法是
VOF
‑
to
‑
DPM
方法，其在近喷嘴区域采用
VOF
方法，可以较精确地追踪射流柱表面，模拟射流柱破碎过程
。
在远离喷嘴区域采用
DPM
方法，采用球形颗粒近似液滴，不再精确模拟液体表面，从而节省计算资源，提高计算速度
。
[0004]但是，
VOF
‑
to
‑
DPM
方法是不同时刻下
VOF
液块和
DPM
液滴在空间的分布，可以理解为不同瞬时液体在空间分布的“快照”。
而
PDPA
方法的测量结果为一段时间内经过同一个测点位置处的大量被探测和采样到的液滴的平均粒径和速度
。
由于上述两种方法获取数据的基本原理差异较大，两类数据会存在较明显偏差，无法直接进行对比
。
此外，
VOF
‑
to
‑
DPM
方法通常仅能统计
DPM
相的雾化粒径，无法统计
VOF
相的粒径，这也会造成两类方法获取的粒径数据的偏差较大
。

技术实现思路

[0005]本申请实施例通过提供一种液体燃料喷嘴雾化非定常过程的联合仿真分析方法，解决了现有技术中
VOF
‑
to
‑
DPM
方法的结果与
PDPA
方法的试验结果无法直接对比的问题，实现了一种简单易实现的联合仿真分析方法能够解决上述问题，还能够简化数据对比的前处理流程
。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种液体燃料喷嘴雾化非定常过程的联合仿真分析方法，包括：对喷嘴进行流场仿真获得仿真结果文件，并根据所述仿真结果文件获取雾化参数；进行喷雾试验，并获取试验数据；其中，所述试验数据包括高速摄影照片和所测量的粒径；对所述仿真结果文件与所述试验数据进行对比验证，获得雾化影响规律；分析所述仿真结果文件获取非定常流场的流动特征
。
[0007]结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述对喷嘴进行流场仿真，包括：构建喷嘴的结构模型，并确定所述结构模型的计算工况与边界条件；对所述结构模型进行网格划分，设置仿真的边界条件与初始条件；对所述结构模型进行求解得到所述仿真结果文件
。
[0008]结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所雾化参数包括喷雾锥角
、
射流模态与液滴直径分布情况
。
[0009]结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，所述进行喷雾试验，包括：打开喷嘴进行喷雾，并间隔性采集喷雾数据，并获取所述喷嘴的雾化特征；其中，所述雾化特征包括液滴的粒径
、
速度与个数；确定测试基准面与雾化流场外边界线，并以此确定雾化锥角
。
[0010]结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述对喷嘴进行流场仿真获得仿真结果文件后，还包括：过滤掉所述仿真结果文件中直径小于预设粒径的粒子
。
[0011]结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述对所述仿真结果文件与所述试验数据进行对比验证，包括：分析所述雾化参数与所述雾化特征，并将其控制在范围阈值内
。
[0012]结合第一方面，在第六种可能的实现方式中，所述分析所述仿真结果文件获取非定常流场的流动特征，包括：获取所述仿真结果文件中对称面的速度场文件；对所述速度场文件进行插值转换，并对转换格式后的所述速度场文件进行特征正交分解，获得非定常流场的能量曲线图与模态分布图；分析所述非定常流场的能量曲线图与所述模态分布图获得非定常流场的所述流动特征
。
[0013]第二方面，本申请实施例提供了一种液体燃料喷嘴雾化非定常过程的联合仿真分析装置，包括：仿真模块，用于对喷嘴进行流场仿真获得仿真结果文件，并根据所述仿真结果文件获取雾化参数；试验模块，用于进行喷雾试验，并获取试验数据；其中，所述试验数据包括高速摄影照片和所测量的粒径；验证模块，用于对所述仿真结果文件与所述试验数据进行对比验证，获得雾化影响规律；获取模块，用于分析所述仿真结果文件获取非定常流场的流动特征
。
[0014]结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述对喷嘴进行流场仿真，包括：构建喷嘴的结构模型，并确定所述结构模型的计算工况与边界条件；对所述结构模型进行网格划分，设置仿真的边界条件与初始条件；对所述结构模型进行求解得到所述仿真结果文件
。
[0015]结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，所雾化参数包括喷雾锥角
、
射流模态与液滴直径分布情况
。
[0016]结合第二方面，在第三种可能的实现方式中，所述进行喷雾试验，包括：打开喷嘴进行喷雾，并间隔性采集喷雾数据，并获取所述喷嘴的雾化特征；其中，所述雾化特征包括液滴的粒径
、
速度与个数；确定测试基准面与雾化流场外边界线，并以此确定雾化锥角
。
[0017]结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述对喷嘴进行流场仿真获得仿真结果文件后，还包括：过滤掉所述仿真结果文件中直径小于预设粒径的粒子
。
[0018]结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述对所述仿真结果文件与所述试验数据进行对比验证，包括：分析所述雾化参数与所述雾化特征，并将其控制在范围阈值内
。
[0019]结合第二方面，在第六种可能的实现方式中，所述分析所述仿真结果文件获取非定常流场的流动特征，包括：获取所述仿真结果文件中的速度场文件；对所述速度场文件进
行插值转换，并对转换格式后的所述速度场文件进行特征正交分解，获得非定常流场的能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种液体燃料喷嘴雾化非定常过程的联合仿真分析方法，其特征在于，包括：对喷嘴进行流场仿真获得仿真结果文件，并根据所述仿真结果文件获取雾化参数；进行喷雾试验，并获取试验数据；其中，所述试验数据包括高速摄影照片和所测量的粒径；对所述仿真结果文件与所述试验数据进行对比验证，获得雾化影响规律；分析所述仿真结果文件获取非定常流场的流动特征
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对喷嘴进行流场仿真，包括：构建喷嘴的结构模型，并确定所述结构模型的计算工况与边界条件；对所述结构模型进行网格划分，设置仿真的边界条件与初始条件；对所述结构模型进行求解得到所述仿真结果文件
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所雾化参数包括喷雾锥角
、
射流模态与液滴直径分布情况
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行喷雾试验，包括：打开喷嘴进行喷雾，并间隔性采集喷雾数据，并获取所述喷嘴的雾化特征；其中，所述雾化特征包括液滴的粒径
、
速度与个数；确定测试基准面与雾化流场外边界线，并以此确定雾化锥角
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对喷嘴进行流场仿真获得仿真结果文件后，还包括：过滤掉所述仿真结果文件中直径小于预设粒径的粒子
。6.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述仿真结果文件与所述试...

【专利技术属性】
技术研发人员：董素艳，张竹鹤，王怡，闫冬阳，
申请(专利权)人：西安流固动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：