《液態燃料在高速氣流中的霧化、蒸發和燃燒》是依託香港理工大學深圳研究院，由溫志涌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：液態燃料在高速氣流中的霧化、蒸發和燃燒
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：溫志湧
- 依託單位：香港理工大學深圳研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
液態燃料在高速燃燒過程中的霧化、蒸發和燃燒是目前國內外新型發動機中企待解決的關鍵性問題，雖經過多年的努力，但是至今沒有取得突破性進展。本項目期望克服可壓縮氣流中液滴破碎相關理論模型的不足，以理論、數值方法與實驗驗證構建燃料液滴在可壓縮氣流中破碎機理的新理論。理論方面，擬針對液滴在可壓縮流中的線性不穩定性進行分析，闡明不同液滴物性（密度、粘性、表面張力）及初始尺寸、氣流溫度與馬赫數對最不穩定波長的影響，為建立破碎模型提供理論依據。同時參考最新的國內外液滴破碎的實驗結果，提出一簡化的實用模型；數值方面擬建立最新時空守恆元/解元（CE/SE）數值模擬平台，開展液滴在可壓縮氣流中的破碎、蒸發和燃燒特性研究；實驗方面則將建立一閃沸霧化的液態燃料爆轟管，進行理論與數值方法檢驗。預期成果有望提升現有液態燃料在高速燃燒問題的理論水平，並為發展有效的套用技術提供科學依據，因此，具有重要的科學價值和套用前景。
結題摘要
該項目旨在提升當前對於液態燃料高速燃燒問題的認知水平，為液態燃料在高速燃燒過程中的霧化、蒸發和燃燒現象提供有效的套用技術和科學依據，具有重要的科學價值和套用前景。項目組針對所研究課題進行了實驗、數值以及理論方面的深入研究，從基礎問題入手，對物理現象內在機理進行了深入剖析。 實驗方面，項目組自行設計並建成了一套激波管和光學成像系統，用於開展激波衝擊下的液滴破碎過程研究。利用該實驗設備開展了一系列高韋伯數液滴破碎模式實驗，獲得了清晰的液滴破碎過程，獲得了對激波衝擊導致的液滴變形和破碎的深入了解，並為數值模擬提供了可靠的參考依據。 數值方面，項目組成功構造了迎風型時空守恆元/解元（CE/SE）格式，並將其用於求解簡化的五方程模型，成功實現了對兩相流問題的數值模擬；在爆轟波的研究中採用了最新的氫氧反應模型，建立了可靠精確的可壓縮化學反應數值模擬平台，對分子振動非平衡效應進行了探討，提出了分子振動非平衡效應對爆轟波胞格尺寸的影響。發展了Eulerian-Lagrangian方法對多分散懸浮顆粒氣相介質中的爆轟波進行了研究，揭示了在爆轟波研究中考慮顆粒尺寸的重要性。 理論方面，基於液滴破碎的實驗和數值模擬結果，對液滴破碎現象的初期變形過程進行探討，建立了激波對液滴內部流場變化的相關關係，進一步完善對於液滴破碎過程的認知；基於振動非平衡效應的研究，對ZND爆轟模型進行了改進，獲得了更為精確可靠的理論模型。
