激波冲击下液滴的雾化特性研究

来源：计算力学学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：赵家兴,岳亚军,刘凇含,刘志鹏

单位：南京理工大学 机械工程学院, 南京 210094,南京理工大学 机械工程学院, 南京 210094,南京理工大学 机械工程学院, 南京 210094,南京理工大学 机械工程学院, 南京 210094

摘要：液滴与激波之间的相互作用存在于旋转爆轰发动机、推进技术和云雾爆轰等应用中。本文目的是探究液滴与激波相互作用时其行为和演变特征,建立可靠的数值计算模型并分析液滴的变形和雾化机理。利用激波管生成不同马赫数的激波冲击液滴并采用高速摄影相机拍摄液滴的演变特征。基于VOF模型和自适应网格技术建立了数值计算模型,将数值计算的结果与实验结果对比验证了数值计算模型的正确性。实验结果表明,在激波作用下,液滴先后经历了变形阶段和雾化阶段。马赫数的增加会显著加快液滴变形和雾化的过程。数值计算结果表明,激波后的诱导气流在液滴表面存在边界层分离现象。边界层分离导致了液滴表面压力分布不均,致使液滴变形和压缩。液滴剥离则是液滴侧面的气流和背风面的驻涡流动对液滴表面的剪切作用共同造成的。

关键词：液滴,激波,雾化,VOF模型,