基于Fluent的低压喷射器渐缩型喷射管数值模拟研究

张义 牛鹏宇 张金泉

摘 要：根据气固两相流动理论，对气固两相采用欧拉-拉格朗日方法和湍流模型，对低压喷射器喷射管的管内和管外流场进行二维数值模拟研究。对喷射粉末采用颗粒轨道模型，考虑气固两相耦合作用。结果表明：颗粒的加入使气体的速度产生骤降，随后气粉流速度趋于稳定。但由于管体渐缩角的增大，圆管直径越来越小，此时气粉流速度逐渐增大，在喷射管出口处外的一小段距离上形成核心射流区，随后，速度急剧衰减。

关键词：低压喷射器；喷射管；数值模拟

低压喷射器是以风机高速转动产生低压气动力达到喷射粉末为目的的装置，喷射管管和管外的流动属于气固两相流动，在动力源给定的前提下，喷射器以渐缩型喷射管为模型进行二维数值模拟研究。

1 数值模型

1.1 连续相控制方程

1.1.1 连续方程

（1）

式（1）中，为气体体积份额；为气体密度；为向速度分量；为时间；、=1，2为坐标方向。

1.1.2 动量方程

（2）

式（3—2）中， ；為向速度分量；为压力；为粘性系数；为湍动粘度，；为经验常数，为湍动能，为耗散率；为克罗内克函数（当时，；当时，）；为向速度分量；是颗粒与流体间的相互作用力，它与流体的性质、空隙率以及颗粒的相对速度有关，可表示为，式中为曳力系数，为固体颗粒速度，为气体速度；为重力加 速度；、=1，2为坐标方向。

1.1.3 方程

（3）

式（3）中，，

是固体颗粒产生相；为曳力系数；为瞬时速度脉动量；在稀相气固两相流模拟中再分布相不加考虑。

1.1.4 湍流动能耗散方程

（4）

式（3—4）中，这里为源常数项；……