超音速气雾化：导液管突出长度对气体流场的数值模拟研究

"这篇论文研究了超音速气雾化过程中导液管突出长度对气体流场的影响。通过使用计算流体动力学软件Fluent进行模拟，探讨了导液管长度变化如何改变气流中的膨胀波和压缩波，以及如何影响流场中心线上的压强、速度和温度。结果揭示，马赫碟的强度随导液管突出长度增加而增强，抽吸压力逐渐降低并可能转为负压，同时，导液管顶端的静压强存在径向压强梯度，该梯度随突出长度增加而减小。关键词包括气雾化、导液管突出长度、气体流场和数值模拟。" 本文是工程技术领域的论文，专注于超音速气雾化技术的深入研究。在超音速气雾化过程中，导液管的作用至关重要，因为它控制着液态金属与高速气流的交互方式。导液管的突出长度直接影响到气流场的动态特性，从而影响雾化效果和最终颗粒的形态。 首先，研究表明，随着导液管突出长度的增加，气流场中会出现一系列的膨胀波和压缩波。这些波动是由于高速气流与导液管相互作用产生的，它们的变化反映了流场结构的复杂性。膨胀波通常与气流加速有关，而压缩波则可能与能量损失和流体动态压力的增加相关。 其次，马赫碟，一个由超音速流体形成的特征结构，其强度与导液管突出长度正相关。马赫碟的增强意味着流体的局部压缩增强，这可能导致更高的气流速度和更强的能量传递到液态金属，进而影响雾化过程。 再者，随着导液管突出长度的增大，抽吸压力逐渐降低，甚至可能变为负压。这表明气流的吸入效应减弱，可能会改变液滴的形成和喷射模式，对雾化效率和颗粒尺寸分布产生影响。 此外，滞点，即流体速度为零的点，以及马赫碟的存在显著影响了气流的速度和温度。这两个因素可能导致局部热力学状态的变化，如温度的升高，进一步影响雾化过程中金属液体的蒸发和冷却过程。 最后，导液管顶端径向分布的静压强存在压强梯度，这一梯度随导液管突出长度的增加而减小。这意味着气流的压力分布会变得更加均匀，可能影响到液滴的初始破碎和分散情况。 导液管突出长度在超音速气雾化中起着关键作用，通过精确控制这个参数，可以优化气体流场，提高雾化效果，对于理解和改进金属粉末制造工艺具有重要意义。通过数值模拟方法，科研人员能够更深入地理解这种复杂流体力学现象，为实际工程应用提供理论支持。