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喷雾是典型的气液两相流动,在能源、化工、航天和食品生产中有很广泛的工程应用。应用包括空气和燃料在燃烧器中的预混合、喷雾燃烧、喷雾干燥、灭火和喷雾冷却等。应用喷雾可以增加原料的反应面积,提高原料利用效率,在实际工程中有重要的作用。单个蒸发液滴是喷雾的基本组成单元,单液滴的蒸发机理是模拟大量液滴喷雾的理论基础。因此研究单个液滴的蒸发机理,建立单液滴蒸发模型是十分重要的。不同工程应用领域都在努力建立适合自己的液滴蒸发模型,均对液滴蒸发模型的发展做出了不同贡献。不同液滴蒸发模型的区别主要在于物理假设、液相模型和气相模型的不同。本文主要从液相和气相两个方面总结了不同工程领域的经典液滴蒸发模型。建立了无限液体热导率下,单个液滴蒸发模型的通用数学表达形式。不同模型的差别主要在于模型通用数学表达形式中阻力修正系数f1,蒸发对热量传递的修正系数f2,Nu,Sh,和质量传递势HM的选取的不同。本文中f1的选取是固定的。总结了固定f2和HM,比较不同Nu和Sh,Nu*和Sh*的六个蒸发模型,以及固定Nu和Sh数,比较不同f2和HM组合的五个蒸发模型,共十一个蒸发模型。本文的最终目的是把总结的模型应用到激光治疗葡萄酒色斑的辅助治疗——制冷剂低温喷雾冷却中去,研究单个制冷剂液滴的蒸发冷却机理,对大量液滴喷雾数值模拟和实际医疗操作做出指导。主要完成以下工作:单液滴蒸发模型数值求解方法的研究和验证。制冷剂喷雾冷却中单个液滴蒸发模型的建立。把不同的11个模型应用到制冷剂喷雾冷却中,通过数值模拟比较了不同蒸发模型的差别。得出Nu数和Sh数的选取对制冷剂液滴蒸发影响不大,f2和HM的选取对制冷剂液滴的蒸发影响较大等结论。从模型机理上分析了不同模型数值模拟曲线差别的原因。用3个典型的蒸发模型分析了改变初始参数和环境蒸汽质量分数对制冷剂液滴蒸发特性的影响。最后比较了制冷剂R404a和R134a单个飞行液滴温度,速度和直径随飞行距离变化曲线,以及它们蒸发特性的差别。
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Basic Info :
Degree: 工学硕士
Mentor: 王国祥
Year: 2009
Language: Chinese
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