旋流式喷嘴雾化实验与VOF模拟：雾化粒径与流场分析

"旋流式进料喷嘴实验与流场结构数值模拟，黄启龙等人在2015年的研究，探讨了旋流式催化裂化进料喷嘴的性能，包括雾化粒径和雾化角的测量，以及压力、速度分布的数值模拟。他们采用了VOF方法对两相流进行模拟，结果显示喷嘴雾化粒径在53~60微米之间，雾化角随气液比或流量增大而增加。" 本文详细介绍了黄启龙等研究人员在2015年对旋流式催化裂化进料喷嘴进行的实验研究与数值模拟工作。该研究的目的是优化喷嘴设计，以提高催化裂化过程中的原料油雾化效率。进料喷嘴在催化裂化装置中起着至关重要的作用，需要将原料油转化为细小液滴以便与催化剂充分接触。旋流式喷嘴结合了机械雾化和蒸汽雾化，其结构特点是含有一个气液两相旋流器。 在实验部分，研究人员测量了不同工作条件下的雾化粒径和喷嘴的雾化角，同时验证了压降分配方案。数值模拟则利用了VOF方法，这是一种处理两相流的有效工具，能够详细描述喷嘴内部的气液两相流填充过程。通过模拟，他们得到了喷嘴内部的压力和速度分布，这些数据与实验结果对比吻合良好。 分析结果显示，这种旋流式喷嘴的雾化粒径大约在53至60微米之间，且雾化角会随着气液比或流量的增加而增大。此外，研究发现采用内外嵌套式旋流器可以显著改善射流厚度的均匀性，这对于保持稳定且均匀的雾化效果至关重要。 以前的研究大多侧重于实验方法，关注雾化粒径和射流速度等参数，而较少涉及喷嘴的流场结构。随着计算机技术和数值计算方法的进步，现在可以通过实验与数值模拟的结合来更深入地理解喷嘴的工作机制。例如，Miller设计的多槽式喷头降低了供油压降，而于巧玲的试验研究表明，球形过渡结构的喷嘴在雾化效果上表现优异，适当调整气液比可以优化雾化粒径的空间分布。 总结来说，黄启龙等人的研究不仅扩展了我们对旋流式进料喷嘴雾化特性的理解，还提供了优化此类喷嘴设计的新见解，对于提升催化裂化过程的效率具有实际指导意义。通过结合实验与数值模拟，他们的工作为未来改进进料喷嘴提供了理论支持和方法借鉴。