对气相射流垂直冲击液面过程中射流深度的研究

摘要

以空气-水、空气-甘油水溶液两类体系,对气液两相中气体垂直向下喷射的射流深度进行了冷模实验研究.应用计算流体力学的VOF模型和realistic k-ε湍流模型进行模拟计算,模拟结果与实验数据有良好的一致性.结合实验和模拟进行计算分析,结果显示:主导射流深度的主要因素为Fr数和气液密度比;大喷孔和短喷距的组合可得到较大射流深度;表面张力的影响主要存在于浅气穴阶段,当气相射流射穿液面时,其影响骤然消减;液相粘度对射流深度基本无影响.通过数值模拟合理地进行了体系物性扩展,分析结论对于以气相射流为主的两相混合传质传热或反应的工艺设计,具有一定的指导作用.