喷射器内液滴粒径分布的实验研究与模型预测

• 作 者: 郭金海
• 机 构: 青岛科技大学
• 出 处: 青岛科技大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 喷射反应器 激光诱导荧光技术 最大熵模型 液滴分布 预测模型

单重态氧作为氧碘化学激光所需的主要化学能源，其反应生成效率直接影响氧碘化学激光输出的激光功率和光束质量。单重态氧的制备主要是通过气液相在喷射反应器内快速反应完成，气液喷雾的液滴分布情况将直接影响单重态氧的产率。因此对喷射器内液滴粒径分布情况进行研究对单重态氧产率的提高有重要意义。　　本文以水、压缩氮气为原料进行喷雾实验，采用激光诱导荧光技术(PLIF)对不同操作条件下喷射器内液滴分布情况进行了实验研究。然后，用最大熵模型对实验所得液滴体积和数量分布进行拟合，得到了适用于预测喷射器内液滴分布的两参数体积模型和三参数数量模型。　　(1)对压力旋流喷嘴喷雾液滴分布进行实验研究，结果表明，随着液体流量的增加，液滴粒径分布范围逐渐变窄，峰值液滴粒径呈线性减小趋势，峰值液滴百分比呈线性增加趋势。　　(2)对喷射器内的雾化液滴分布进行了实验研究，研究表明，当气液比较小时，液滴分布曲线范围宽，峰值小，发散度大；气液比较大时，液滴分布呈现相反趋势，喷雾效果增强。同时对索特平均直径D32和质量中值直径D0.5随操作条件变化的特点进行分析，得到液滴集中分布区域D32-D0.5。　　(3)对两参数体积最大熵模型进行编程，在积分区间内用MATLAB对预测分布值进行计算，然后将预测分布值与喷射器内液滴分布数据拟合得到发散参数q的修正值，进一步得到拟合公式q’=1.039+1.123q，最终得到适用于喷射反应器的修正体积分布最大熵模型。　　(4)用三参数数量最大熵模型对不同气液比下喷射器内液滴分布进行预测，将预测分布值与实验数据拟合获得广义伽玛参数α，并将其与气液质量比进行关联获得拟合公式α=2.78-0.014m，从而得到适用于喷射器或类似受限空间的修正数量分布最大熵模型。