液氮滴撞击壁面相变行为的数值研究

摘要：

采用Level Set-VOF方法建立单液氮滴撞击壁面的数值模型,探索壁面润湿性(30°150°)、撞击速度(0.1和1.6 m/s)及壁面温度(300-500 K)对液滴撞壁演化过程中相变行为的影响,并理论推导了气膜生长数学模型.结果表明:增强壁面润湿性、提高撞击速度有利于液滴沿径向铺展,从而增大了换热面积并降低热阻,使换热性能得到显著提升;提高壁面温度增大了换热温差,热流密度随之上升;三相接触线处热阻较小导致边缘处热流密度高于中心处,不同润湿壁面上热流分布的差异性因初始速度的增大而缩小,呈现明显的速度效应;在膜沸腾区,传热过程主要集中在撞击初期,气膜是主要换热热阻;基于质量守恒和能量守恒建立气膜生长数值模型,模型预测结果与本文模拟结果和其他研究结果非常吻合.

关键词：Leidenfrost、液氮、液滴撞击、Level Set模拟

所属期刊栏目：68

分类号：TK1;P31

资助基金：航天低温推进剂技术国家重点实验室基础研究基金SKLTSCP1811;飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室KLAECLS-E-201902;江苏高校优势学科建设工程项目资助的课题

在线出版日期：2020-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：195-209