|2.4 结 论|
对50 kg、100 kg、250 kg、500 kg燃料在不同初始落速(0~700 m/s)条件下中心载荷作用下高速云雾的抛撒过程进行了研究,对抛撒过程中云雾浓度变化过程进行了分析与讨论,主要结论如下:
(1)初始静态条件下高速云雾主要沿径向运动,最终云团形状为圆盘状;初始动态条件下高速云雾抛撒过程中云雾较高浓度区域历经了由倒V字形或伞状结构转变为V字形或盆状结构,再转变为漏斗状结构的过程,最终整个云雾在宏观上形成了上部杆状云团和下部椭球状云团两个部分。
(2)同尺度较小的2 kg燃料高速云雾抛撒过程相比,在较大尺度下,由于中心载荷对于燃料的抛撒作用较不均匀,抛撒过程中出现了较为显著的回流现象,在静态条件下出现了燃料在云雾中心的堆积和沿中轴线向上的射流,并未出现较小尺度下抛撒过程中出现的云雾空洞。
(3)无论是在初始静态还是在动态条件下,高速云雾根据其浓度在径向上的分布可以分成三个部分:云雾中心高浓度区、近场云雾低浓度区以及远场云雾高浓度区。在初始静态条件下云雾中心处的燃料浓度相对过高,对云雾的可靠起爆不利;而在动态条件下由于轴向下落速度的存在,云雾中心处燃料浓度有所降低,提供了在云雾中心点火的可能性。
(4)不同初始落速条件下,高速云雾在径向上在10 m/s内迅速扩张,速度均可达到200~300 m/s,随后其扩张速度迅速衰减;高速云雾在轴向上的运动可以分成三个阶段:10 m/s内轴向迅速扩张阶段、轴向速度衰减阶段以及下部杆状云团出现后的轴向匀速下沉阶段。
(5)初始落速300 m/s条件下云团在轴向和径向上的绝对尺寸同其他落速相比均较小,然而整个云团在宏观上更加均匀,上下部云团的界限也较为模糊,对云雾的起爆较为有利。
(6)高速云雾抛撒过程中,较小粒径的颗粒在中心载荷作用下启速快,在空气阻力的作用下降速也快,构成了回流的主体;较大粒径的颗粒在中心载荷的作用下启速慢,然而其惯性作用使其受空气阻力影响较小,速度保持能力更强。同初始静态条件相比,初始动态条件下云雾内部液滴的破碎更加剧烈。
(7)从时间上看,初始静态条件下,随着燃料质量的增加,其抛撒开始到云雾起爆延迟时间也逐渐增加;而对于初始动态条件下,还要考虑到云团形状变化的因素,云雾起爆时间最好选择在下部杆状云团出现之前、较高浓度区域由“伞状”向“漏斗状”的过渡时期,对于50 kg和100 kg燃料,该时间燃料抛撒落速为70 m/s;而对于250 kg和500 kg燃料,该时间燃料抛撒落速分别为100 m/s和140 m/s。