馬鑫，王霜，李法社，張逸水，蔣上

（1 昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2 冶金節(jié)能減排教育部工程研究中心，云南 昆明650093；3 冶金化工節(jié)能環(huán)保技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，云南 昆明 650093；4 省部共建復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國家重點實驗室，云南 昆明 650093）

生物柴油作為石化柴油理想的替代燃料，具有能量密度大、含硫量極低、易于運輸和儲存等優(yōu)點，可直接在燃油鍋爐、發(fā)動機和渦輪機中使用，然而生物柴油具有運動黏度大和灰分含量高等缺點，容易造成燃燒器噴嘴積炭和燒結(jié)，所以研究其在旋流噴嘴中的霧化過程至關(guān)重要。霧化過程直接影響著生物柴油的蒸發(fā)和傳熱過程，并最終影響燃燒效率和NO的排放量。液體燃料霧化的方法有壓力霧化、氣體霧化及聲波霧化等。噴霧特性主要通過噴霧霧滴顆粒直徑、霧化錐角和貫穿距離等特性參數(shù)進行描述。

Rho 等利用相位多普勒粒子分析儀系統(tǒng)研究了兩相旋流式射流中的湍流剪切應(yīng)力、平均速度、湍流強度和平均霧滴尺寸分布。汲銀鳳等利用激光粒度分析儀對氣水噴嘴霧化特性進行了研究，結(jié)果表明，氣液比增加會導(dǎo)致霧化粒徑降低、速度由快到慢。Shen 等采用了粒子圖像測速法（PIV）通過圖像處理技術(shù)識別原始圖像中的粒子以獲得粒子的大小和位置。隨著計算流體力學(xué)的發(fā)展，采用數(shù)值計算來研究燃油霧化特性的方法逐漸受到重視。石佚捷等對壓力旋流噴嘴進行模擬仿真研究，得到了沿噴嘴軸向距離的增大，霧滴速度逐漸減小、霧滴粒徑增大等關(guān)系。尹俊連等采用流體體積函數(shù)（VOF）多相流模型和湍流模型對旋流噴嘴內(nèi)部流動進行了數(shù)值模擬，推斷了外部霧化特性。Najafi 等介紹了一種將脈沖射流和壓力旋流相結(jié)合的新型重燃料油（HFOs）分散方法，在壓力旋流式霧化器中添加脈沖有助于將HFO 霧化成更細的霧滴。通過數(shù)值模擬表明，新型噴射器可以將HFO霧化成具有更短破碎長度的較小霧滴。

目前學(xué)者們對液體燃料的霧化特性進行了詳細的研究，也得到了相關(guān)參數(shù)對霧化特性的影響規(guī)律，但是針對生物柴油在旋流噴嘴中霧化特性，特別是風量對生物柴油霧化規(guī)律的影響仍舊缺乏足夠的研究。本文使用作者課題組自行設(shè)計的旋流霧化噴嘴，在前人研究基礎(chǔ)上，針對地溝油生物柴油在旋流霧化噴嘴中的霧化特性，通過Fluent軟件進行外部流場的數(shù)值模擬，并利用高速攝像儀對霧化圖像捕捉，對不同風量條件下的、霧滴速度、霧化錐角、霧化貫穿距等參數(shù)進行探究，為生物柴油在工業(yè)爐窯中霧化性能調(diào)控提供數(shù)據(jù)支持。

1 模擬計算及實驗平臺

1.1 物理模型

本文采用Solidworks 三維制圖軟件建立燃燒器（由一次風管路、二次風管路和旋流噴嘴組成）及爐體的三維模型，Solidworks在CAE三維制圖軟件中具有較高的適用性和功效性，提高了繪圖效率，如圖1。爐體的計算尺寸為2.5m×1m×1m，燃燒器的高為0.22m，底面直徑0.08m，圖2 為工業(yè)爐窯的幾何結(jié)構(gòu)。

圖1 燃燒器組成構(gòu)件的三維模型

圖2 工業(yè)爐窯的幾何結(jié)構(gòu)

1.2 網(wǎng)格劃分

由于計算區(qū)域大，而燃燒器是要重點分析的區(qū)域，網(wǎng)格采用mesh 軟件進行劃分非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的方式，對旋流噴嘴及一二次風管路進行網(wǎng)格加密，燃燒器區(qū)域的最大網(wǎng)格尺寸為1.2mm，最小網(wǎng)格尺寸為0.3mm。為保證計算的準確性，對不同疏密的網(wǎng)格進行計算，當模型網(wǎng)格數(shù)為81萬～90萬時，噴嘴出口速度有著明顯不同；當模型網(wǎng)格數(shù)為91萬～100萬時，噴嘴出口速度基本不隨網(wǎng)格數(shù)的增加而變化，最終取網(wǎng)格數(shù)量為917933個，爐體及燃燒器的網(wǎng)格劃分如圖3、圖4所示。網(wǎng)格無關(guān)性驗證如表1所示。

圖3 爐體網(wǎng)格劃分

圖4 燃燒器網(wǎng)格劃分

表1 不同精度網(wǎng)格噴嘴出口速度

1.3 邊界條件與計算工況

采用空氣輔助霧化的方式模擬仿真，邊界設(shè)置：選用RNG-湍流模型，壓力-速度耦合采用SIMPLEC 算法求解，壁面處理函數(shù)采用Stantdard Wall Function。打開組分運輸，將空氣設(shè)為連續(xù)相，霧滴為離散型，為加速收斂首先對模型進行連續(xù)相計算，當連續(xù)相收斂后再加入離散相繼續(xù)計算。考慮霧滴的破碎和合并，破碎模型選擇TAB模型，顆粒類型選擇Droplet，設(shè)置霧滴數(shù)300個，離散相及連續(xù)相運行條件設(shè)置如表2所示。

表2 離散相及連續(xù)相運行條件

RNG-模型中RNG 為重正化群，在該湍流模型中，忽略了小尺度運動的影響，通過大尺度運動和修正黏度項來體現(xiàn)湍流流動。其優(yōu)點是：①修正了黏度項，將湍流中的渦旋流動考慮了進去；②在方程中添加了能夠反應(yīng)時均應(yīng)變率的源項，不僅能提高計算精度，還能減少計算量；③為湍流普朗特（Prandtl）數(shù)提供了一個解析式，并且添加了一個解析式以考慮高雷諾流場中邊界層等區(qū)域中低雷諾數(shù)流動黏性，使得湍流過程中貼近壁面的模擬更加可靠。因此，RNG-模型不僅能精確地求解湍流強度大的流動，還能準確詳細地展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)復(fù)雜工況下的流場，對結(jié)構(gòu)復(fù)雜工況下局部低雷諾數(shù)流場的求解結(jié)果較好。

1.4 數(shù)學(xué)模型

1.4.1 氣相控制方程

質(zhì)量守恒方程為式(1)。

慣性坐標系下，方向動量守恒方程為式(2)、式(3)。

1.4.2 液相控制方程

霧滴在運動時受動量方程和軌跡方程的控制為式(4)。液體經(jīng)霧化變成離散霧滴后，每一組質(zhì)量相同的液體所包含的離散霧滴數(shù)量為式(5)。

1.4.3 氣液兩相流模型

氣液兩相流的模擬主要有兩種計算方法，本文使用歐拉-拉格朗日法，即只把氣相介質(zhì)作為連續(xù)流體，在歐拉坐標系中進行數(shù)值求解，把液體顆粒相作為離散介質(zhì)，在拉格朗日坐標系中進行描述和求解。使用DPM（discrete phase model）模型，計算出離散相跟連續(xù)相之間的質(zhì)量交換、動量交換和能量交換。連續(xù)相與離散相耦合計算如圖5所示。

圖5 歐拉-拉格朗日耦合計算

1.4.4 霧滴模型假設(shè)

為了描述生物柴油霧滴在空氣中的運動，作出如下假設(shè)：①生物柴油霧滴為球形或近似球形；②由于空氣密度遠小于生物柴油密度，且無高剪切區(qū)，因此霧滴所受到的升力、附加質(zhì)量力等均可忽略；③外部流場中壓強梯度較小，可以忽略壓差力。

1.5 霧化實驗系統(tǒng)

圖6為霧化系統(tǒng)示意圖，生物柴油霧化實驗系統(tǒng)主要有供油系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)及拍攝系統(tǒng)組成。供油系統(tǒng)由油箱、油泵、數(shù)字式液體流量計等組成；供氣系統(tǒng)由儲氣罐、一次風管路、二次風管路、數(shù)字式氣體流量計等組成；噴射系統(tǒng)主要包括螺旋噴嘴等；拍攝系統(tǒng)由光源、高速攝像儀、計算機、刻度尺、背景板等組成。

圖6 霧化實驗系統(tǒng)示意圖

地溝油生物柴油的物性參數(shù)如表3所示。測試儀器為SYD-265D 石油產(chǎn)品運動黏度測定儀、SYP1026-II 石油產(chǎn)品密度測定儀、FDT-1011 全自動界面張力測定儀。

表3 地溝油生物柴油物性參數(shù)

首先，生物質(zhì)燃油從燃油箱流出，經(jīng)油泵及過濾器等裝置后，達到對生物質(zhì)燃油進行加壓和濾去油渣等目的，然后通過數(shù)字液體流量計及油壓表對燃料流量及壓力進行實時檢測。當噴霧壓力為0.5MPa 時，實驗測得燃燒器中燃油的質(zhì)量流量為0.75g/s，計算得爐窯的最佳理論空氣量為429L/min。圖7為噴霧壓力0.5MPa下不同一二次風量地溝油生物柴油的霧化過程圖，圖片使用高速攝像儀拍攝，為德國PCO公司生產(chǎn)的PCO.dimax型，采用超高感光度和超高分辨率的傳感器，可在1920×1080超高像素條件下達到2128幀/秒的超快拍攝速度，并且快門控制時間最短可以設(shè)置為1.5μs。每隔4ms拍攝一張，并每隔10張圖片存取一張，選取霧化充分發(fā)展后的圖片進行研究。查看所拍攝的照片，一次風量為10L/min、30L/min、50L/min相對應(yīng)的霧化充分發(fā)展時間為2.8s、2.64s、2.52s。需要對尺寸進行標定，以確定每個像素所代表的實際尺寸。在獲取噴霧圖像的同時，將刻度尺固定在噴嘴中軸線正上方，確?？潭瘸吆陀褪休S線相對于攝像機鏡頭在同一水平面上。噴霧圖像與刻度尺如圖7所示。將圖像導(dǎo)入AutoCAD軟件中，通過角度標注測量噴霧錐角。

圖7 噴霧圖像與刻度尺

2 結(jié)果與討論

2.1 旋流霧化表征

2.1.1 霧滴空間分布

圖8為噴嘴出口10cm處速度分布，為燃油霧化流動的方向，即爐膛的軸向；方向為爐膛的徑向；方向為爐膛的上下壁面方向?？梢钥闯?，方向與方向速度均由負值到正值變化，說明生物柴油從噴口噴出是旋流的，方向速度是關(guān)于爐體中心線對稱，說明油在邊緣區(qū)域是沿軸向正方向旋轉(zhuǎn)噴出的，中心處的燃油是沿軸向的負方向向旋流室內(nèi)部流動，并形成一定的回流區(qū)域。油束從噴嘴中心噴出，旋轉(zhuǎn)軸向為軸，水平方向為軸，豎直方向為軸建立直角坐標系，霧滴的三維空間分布如圖9所示，大小霧滴相間均勻分布，隨著噴嘴出口距離的增加，霧化場沿方向展開。霧滴的運動形式由對稱分布逐漸發(fā)展為非對稱分布，呈現(xiàn)卡門渦街的類似結(jié)構(gòu)。

圖8 噴嘴出口10cm處速度分布

圖9 霧滴的三維空間分布

2.1.2 湍流流場分布

在空氣輔助霧化方法中，湍動能對霧化起著重要作用。圖10 為不同一次風量下地溝油生物柴油在噴嘴出口處的湍動能分布。

圖10 不同一次風量下噴嘴出口處湍動能分布

從圖10 中看出在不同的一次風量下，湍流流場的分布基本一致。油束的湍動能近似環(huán)狀分布，從中心區(qū)域開始，湍動能沿徑向向四周擴散并逐漸增大，受噴嘴內(nèi)部壓力影響，盡管出口處燃油湍動能較大，但油束周圍風速遠大于油速，周圍氣體擾動劇烈，氣液兩相之間的相互作用增強，導(dǎo)致周圍區(qū)域湍動能能量增加。沿軸向隨著噴嘴出口距離的增大，湍流能先增大后逐漸減小。在噴嘴出口處，噴嘴內(nèi)部的壓力在慣性作用下，促使密集的噴霧液體與周圍空氣之間的強烈相互作用引起動量交換，氣液湍流擾動加劇，湍動能增加。隨著油束繼續(xù)向前移動，噴霧受到空氣阻力和夾帶的影響，從而增加了能量損失，降低了湍動能。

還可以看出，隨著一次風量的增大，燃油射流的最大湍動能增大。這是因為一次風量的增加，燃油相對于空氣的速度差也隨著變大，表面擾動波的振幅增強，高速霧滴向油束周圍的擴散明顯增強，增加了湍動能能量。并且，一次風量增大，流場中氣相體積分數(shù)增加，使有效流動橫截面積減小，流動速度增加，有助于霧滴與周圍環(huán)境的動量交換。

2.2 噴霧霧場分布規(guī)律

2.2.1 霧滴速度分布

霧滴速度是油束霧化過程中的一個重要表征參數(shù)，速度太小會造成大量霧滴集中在燃燒器頭部，造成頭部的積炭燒結(jié)，速度太快不利于燃油的點燃，燃燒集中在湍流區(qū)，燃燒不穩(wěn)定。霧化流場速度分布曲線如圖11 所示，圖12(a)和(b)分別為=0截面霧滴速度場分布云圖和流場中油束霧化霧滴的平均速度分布。

圖11 噴霧流場速度分布

由圖11 可以看出，速度分布曲線呈良好的高斯分布，與文獻[22]的結(jié)論一致，為霧滴的霧化提供了均勻的速度場。從圖12 可以看出，霧滴速度在噴嘴出口處最大，隨著噴霧貫穿距的增大，流場中霧滴速度逐漸減小，這是因為霧滴速度主要受霧滴動能和周圍空氣阻力的影響，霧化顆粒在噴出后，與空氣發(fā)生碰撞與摩擦作用，發(fā)生動量交換，使其速度逐漸減小。速度場前端呈錐形分布，尾部逐漸收縮，是由于二次風在燃燒器中流經(jīng)旋流片時，使二次風獲得了一個向內(nèi)收縮的切向速度。在流場中心處霧化顆粒速度比邊緣處大，是由于流場邊緣的霧滴更易與空氣發(fā)生動量交換，使得霧滴速度下降，且這種作用從流場邊緣逐步向流場中心發(fā)展，故霧化霧滴的速度分布呈現(xiàn)自中心向邊緣逐漸減小的趨勢。

圖12 霧滴速度場分布

不同一次風量下霧滴相對于位置的平均速度如圖13 所示，在不同一次風量下，霧滴速度隨著一次風量的增加而增加。當一次風量增加10L/min時，由于二次風管的面積是一次風管面積的倍數(shù)量級，所以二次風速度減小不明顯，總體上流場風速是增大的。在風的驅(qū)動下，霧滴的平均速度也是增大的。由圖13 還可以看出，在噴嘴附近霧滴的速度驟增，隨著霧滴的軸向移動，霧滴的速度呈現(xiàn)減小趨勢。這主要是由噴嘴結(jié)構(gòu)決定的，因為噴嘴為漸縮噴管，噴嘴內(nèi)部壓力致使剛噴出時速度急劇增大，之后霧滴從噴口噴出后，受空氣的摩擦和擾動作用，速度減小。

圖13 不同一次風量下霧滴相對于位置的平均速度

2.2.2 霧滴粒徑分布

在液體噴霧學(xué)中，常用的衡量液霧微分分布的平均直徑是SMD（記為），影響著霧滴滲透或熱質(zhì)傳遞，其等效原則是假定一群大小相同的液珠，總表面積和體積與真實液霧的總表面積和體積相同，而數(shù)目可以不同，那么這群油珠的直徑即。其表達式如式(6)所示。

式中，為霧滴數(shù)目；為霧滴直徑。

一次風量為10L/min、30L/min、50L/min 下的地溝油生物柴油隨追蹤時間的延長霧化霧滴的分布如圖14 所示，在同一風量下不同粒子的分布和不同一次風量下的粒子分布都表現(xiàn)出相似的規(guī)律。從圖中可以看出這是一個不穩(wěn)定的過程，St?hle 等也描述了這是由混合腔內(nèi)的段塞流引起的，間歇導(dǎo)致霧滴的不完全破裂。

由圖14的6幅圖綜合分析可知，隨著一次風量的增大，粒子的破碎時間減小，即劇烈的擾動迫使粒子發(fā)生破碎；其波動更為劇烈，說明一次風量的升高促進了油氣的混合，氣相對液相的破碎作用增強，且霧滴間破碎相互疊加，使得混合更加劇烈，即霧滴的索特平均直徑更小，霧化破碎優(yōu)化效果更好。在較高的氣流速率下，由于界面不穩(wěn)定性引起的擾動增長，較強的慣性有助于射流的破裂。此外，噴嘴內(nèi)部流動的復(fù)雜性導(dǎo)致了較高的湍流強度和噴嘴出口的流場更加混亂，這兩個因素也有助于增強液體破碎和形成更小的霧滴。

圖14 不同一次風量下地溝油生物柴油隨追蹤時間延長霧化霧滴D32分布

生物柴油霧滴隨一次風量的變化分布如圖15 所示，結(jié)合圖14 分析可得，當一次風量為30L/min時，霧滴的破碎時間為0.08s，且粒徑最大值分布在200μm 左右；把一次風量加大到50L/min時，破碎時間和粒徑最大值維持不變。一次風量從10L/min 增大到30L/min 時，急劇減小，再把一次風量加大到50L/min時，減小幅度不大，可認為當一次風量為30L/min時，達到最優(yōu)值。

圖15 D32隨一次風量變化分布

2.2.3 不同位置變化

為了探索最佳風量下霧化霧滴徑向分布是否滿足工業(yè)要求，模擬了噴霧壓力0.5MPa、一次風量30L/min 時不同位置的徑向分布曲線如圖16所示。

圖16 霧化霧滴D32在不同位置分布規(guī)律

由圖16 可以看出，生物柴油自噴嘴噴出后，在距離出口5～15cm 處，粒徑呈減小趨勢，這是因為生物柴油噴出后并未立刻破碎為細小的霧滴，而是在流體動力和環(huán)境氣體動力綜合作用下，先進行初次霧化，連續(xù)液柱分裂成液片和大霧滴，再經(jīng)過二次霧化逐步破碎成大量細小霧滴。之所以是一個二次霧化過程是因為在距離噴口較近的位置，霧化流場截面直徑較小，霧滴來不及與空氣發(fā)生碰撞而充分撕裂破碎，隨流場截面直徑的增加，霧滴在流場流動的過程中與空氣發(fā)生耦合作用，在克服霧滴的表面張力之后，使其充分破碎。從而在15cm 處粒徑達到最小值。隨著霧化的持續(xù)發(fā)展，具有較大動量的霧滴繼續(xù)向流場后部運動，同時，由于空氣阻力的作用，霧滴的動量逐漸減小，且霧滴相互碰撞與合并后無法克服霧滴的表面張力而合成較大的顆粒，即距離出口15～35cm 處粒徑逐漸增加。距離出口35～55cm 處二次風又促使聚集的顆粒破碎成相對較小的顆粒。還可以看出，在軸向距離5～15cm 時，噴霧呈典型的雙峰分布。這是由于在中心部位氣體對液體可以充分加速，在較大的氣液兩相速度差作用下，液體被充分破碎；隨著油束向外發(fā)展，霧滴由于沒有被氣體充分加速，其破碎主要依靠與空氣之間的速度差來進行，破碎效果較弱，導(dǎo)致霧滴粒徑變大；當油束發(fā)展到一二次風混合區(qū)，霧滴粒徑又會破碎而變小。即生物柴油是經(jīng)歷一個流束霧化、初次破碎、二次破碎以及霧滴碰撞聚集再破碎的動態(tài)過程。綜上所述，霧化流場的形成與發(fā)展是一個液相與氣相相互作用的復(fù)雜動態(tài)力學(xué)過程。

2.2.4 霧化液滴不同粒徑數(shù)量密度分布

圖17 所示為霧化液滴不同粒徑數(shù)量密度分布圖。通過“分組”和“統(tǒng)計頻率”的方法，采用“FREQUENCY”函數(shù)對數(shù)據(jù)進行綜合分析，可以看出流場中霧化顆粒分布集中在較小的霧滴尺寸區(qū)域，顆粒直徑主要在25～75μm 之間，且約50%的霧滴粒徑小于60μm，值越小，液面體積比越高，霧化效果就越好，為生物柴油在爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒提供了前提保障。

圖17 不同粒徑霧化霧滴數(shù)和密度分布

對不同粒徑霧滴數(shù)量進行多項式擬合，數(shù)量分布函數(shù)如式(7)。

相關(guān)系數(shù)=0.98658，說明擬合結(jié)果較好。此數(shù)量分布函數(shù)的霧滴粒徑范圍可取0～225μm，擬合精度達到96.9%以上。

2.3 實驗驗證

為了驗證數(shù)值模擬的可靠性，對地溝油生物柴油在燃燒器中的噴霧特性進行了實驗研究。從圖18 和圖19 可以看出，隨著一次風量的增加，實驗和模擬的霧化貫穿距和霧化錐角的變化趨勢是一致的，并且實驗數(shù)值小于模擬值，這是因為在實驗中有些因素是不可控的。首先，在模擬中不考慮噴嘴內(nèi)表面粗糙造成的動量損失；其次，地溝油生物柴油中會存在一些雜質(zhì)，導(dǎo)致霧化顆粒會黏附在管道或噴嘴內(nèi)壁，造成沿程阻力損失，降低霧化質(zhì)量。經(jīng)驗證，所有工況下實驗結(jié)果與仿真結(jié)果誤差都在10%以內(nèi)，驗證了仿真模型的可靠性。

圖18 霧化貫穿距隨一次風量變化

圖19 霧化錐角隨一次風量變化

對圖片進行灰度化、二值化及降噪處理，以排除干擾，提高圖像質(zhì)量，提取特征參數(shù)進行分析。霧化貫穿距和霧化錐角隨一次風量變化如圖18 和圖19 所示。噴霧貫穿區(qū)域可分為噴霧主體區(qū)域和噴霧前緣區(qū)域兩部分。噴霧的主要區(qū)域是由噴射液體噴霧的慣性和周圍空氣的動量控制，而噴霧前緣受來自主區(qū)域的霧滴慣性和氣動阻力的控制。由此可見，噴油完成后，噴霧主要受氣動阻力的影響。從圖18 可以看出，隨著一次風量的增加，生物柴油的霧化貫穿距離先逐漸增大后減小，在一次風量50L/min 時，貫穿距達到最大值。這是因為當一次風量增大時，流場中總速度增大，湍流動能也隨之增加，霧滴的速度變大，從而增加了霧滴的軸向速度，因此貫穿距離增大。當一次風量達到足夠大時，導(dǎo)致風速過大反而破壞了流場，影響了霧化質(zhì)量，所以貫穿距離逐漸減小。由圖19可以看出，一次風量增大，切向速度也隨之增加，從而使流場的霧化錐角逐漸增大，同理，過大的風量會破壞流場，霧化錐角反而減小。

3 結(jié)論

通過研究風量對地溝油生物柴油在旋流噴嘴中霧化特性的影響規(guī)律，建立了生物柴油霧化實驗平臺和數(shù)值仿真模型，得到如下結(jié)論。

（1）生物柴油油束前端呈錐形分布，尾部逐漸收縮；油束的湍動能近似環(huán)狀分布，且四周湍動能大于中心部分，隨著一次風量的增大，燃油射流的最大湍動能增大，湍動能大的區(qū)域也不斷增加。

（2）生物柴油霧滴速度在噴嘴出口處最大，隨著霧滴的軸向移動而逐漸減小，最終為零。隨著一次風量的增大，流場中霧滴速度也逐漸增大。

（3）隨著一次風量的增大，粒子的破碎時間變短，波動更為劇烈，且粒徑也減小。當一次風量達到30L/min時，基本趨于穩(wěn)定，不會隨著風量增大而大幅度減小。在霧化流場中，隨著霧滴的移動，霧滴粒徑先減小后增大而后又減小，流場中霧化顆粒分布集中在較小的霧滴尺寸區(qū)域，顆粒直徑主要在25～75μm 之間，約50%的霧滴粒徑小于60μm。

（4）隨著一次風量的增大，霧化貫穿距和霧化錐角都呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。實驗值與模擬值誤差在10%以內(nèi)，吻合效果較好，驗證了生物柴油霧化模型的可靠性。

符號說明

—— 空氣阻力系數(shù)

—— 噴油量，m/s

—— 離散霧滴數(shù)

—— 特征霧滴數(shù)

—— 靜壓力，Pa

—— 特征霧滴半徑，μm

—— 霧滴速度，m/s

—— 紊流脈動速度，m/s

u,u—— 各向氣相平均速度，m/s

—— 空氣速度矢量

—— 霧滴坐標矢量

—— 空氣密度，kg/m

—— 霧滴密度，kg/m

—— 重力體積力，N/m

τ,τ—— 應(yīng)力張量

x,x—— 各向坐標

F—— 附加力

—— 連續(xù)氣體介質(zhì)的運動黏度，cm/s

δ—— 克羅內(nèi)克符號