本项目围绕高速气流热环境中碳氢燃料液滴的瞬态蒸发、混合及其对热环境的影响,开展了机理模型、数值求解方法和特性规律研究。通过传热传质机理分析,建立了对流与辐射复合热环境中液滴的蒸发模型,提出了数值求解方法、开发了计算程序。通过模拟不同气流对流加热条件、辐射-对流加热条件下的液滴蒸发过程,分析了液滴内部瞬态热扩散、液滴热膨胀、气流环境压力、液体对高温热辐射吸收效应等因素的影响作用,获得了不同热环境中液滴蒸发的控制机制和演变规律;发现了环境压力效应的逆转现象及其与对流、辐射加热条件的关系。针对气流中微液滴对流蒸发、微液滴蒸发-燃烧两类过程,建立了微液滴表面的对流传热传质耦合过程模型,模拟分析了两类条件下蒸发液滴表面附近的气相传热传质瞬态耦合特性。结合应用背景,数值研究了超声速燃烧室内热辐射作用对高速气流中燃料液滴蒸发、混合以及壁面热流的影响。通过上述研究,掌握了高速气流中微液滴蒸发的理论分析方法和数值手段,对碳氢燃料微液滴的机制特性和热辐射动力学效应获得了深入认识。
英文主题词fuel droplet; evaporation; thermal radiation;heat and mass transfer; dynamic effect.