霧化是一種將液體轉化為微小液滴的技術，通過不同的霧化方法實現液體的高效分散、蒸發、燃燒、吸附或沉積等目的。

霧化仿真在多個工業領域中具有極其重要的地位。無論是內燃機中燃油的高效燃燒，還是化工生產中的噴霧干燥，以及農業噴霧中農藥的均勻分布，霧化效果的好壞直接影響著產品的性能和效率。這些重點領域涵蓋了能源、醫療、農業、環保及多個工業制造分支，都依賴霧化仿真技術解決關鍵霧化性能問題。

燃燒工程：霧化仿真在內燃機、燃氣輪機、火箭發動機等燃燒工程中扮演關鍵角色，用于優化燃油噴射系統，提高燃燒效率，減少污染物排放。

醫藥健康：應用于吸入式藥物遞送設備和霧化治療裝置的設計，確保藥物微粒達到適宜的粒徑范圍，以實現有效的肺部遞送或病灶靶向治療。

農業噴灑：在精準農業中，霧化仿真助力改進農藥噴霧器性能，平衡覆蓋效果與減少藥液飄失，提升農藥利用效率并降低環境污染。

環保技術：用于空氣凈化、消毒殺菌設備的霧化系統設計，確保凈化劑或消毒劑以適宜的霧滴尺寸均勻分布，實現高效凈化或消毒效果。

工業制造：在冶金、涂料、印刷等行業中，霧化仿真對金屬熔液霧化、油漆噴涂、墨水噴印等工藝進行優化，提升產品質量和生產效率。

專業的霧化模擬仿真模塊

SprayPro是積鼎科技自主研發的一款專注于霧化過程與液滴屬性研究的專業模擬模塊。該模塊能夠模擬直噴式、旋流式等多種噴嘴的初次與二次霧化過程，模塊內置的高精度算法與后處理程序，確保用戶獲取到接近真實的霧化數據，為深入理解霧化機理、有效指導噴嘴選擇與優化，系統性構建霧化數據庫等提供堅實基礎。

● SprayPro功能特點

01高精度霧化仿真· 采用Level Set距離函數法來追蹤氣液相界面，相比傳統VOF法，氣液相界面更尖銳，有利于精準捕捉霧化液滴。· 兼容空化模型，可用于高精度分析噴嘴處由于高速流動引起的空化現象對霧化結果的影響。· 提供歐拉框架下三維高保真霧化仿真分析，以及對二次破碎后微小液滴的拉格朗日顆粒描述，便用于后續的燃燒仿真計算。· 超大渦(V-LES) 湍流模型既可以保證求解霧化過程中湍流的精度，又可以保證高效的計算效率。

02工程霧化仿真

· 在歐拉-拉格朗日框架下，把霧化顆粒當作離散相，用工程霧化模型可以減少計算量，同時可以考慮液滴的蒸發。

· 采用LISA霧化模型，可以有效的捕捉離心噴霧過程，在保證工程應用精度條件下，極大縮短了計算時間。

· 采用WAVE霧化模型，可以針對高We數條件下的噴霧場景進行高效的仿真。

· 工程霧化模型，精度適中，后處理便捷。

典型應用領域

● 離心噴嘴的燃油霧化仿真燃油霧化跟噴嘴的設計密切相關，但霧化效果的試驗檢測非常復雜，且難度較大。借助流體仿真分析軟件，可以全面深入的模擬分析燃油噴射的霧化效果。值得注意的是，噴嘴的孔徑只有零點幾個毫米甚至幾十個微米，屬于微流尺度，需要運用特定的理論框架與計算方法進行分析。本案例采用SprayPro模塊，可分析不同噴嘴對應的初次霧化和二次霧化過程，可以模擬氣-液兩相流動、微通道內的多相流動過程等，分析出燃油的狀態和實際壓力場、速度場，溫度場，霧化效果等數值仿真結果。

壓力分布圖

相界面圖

速度矢量圖

XY截面相含率分布圖

利用離心噴嘴的特性，結合離心噴嘴尺寸、噴霧壓力以及噴射介質屬性開發的LISA噴霧模型達到工程精度水平，同時霧化的計算量大大減少。

利用LISA霧化模型的仿真效果

● 發動機的橫向射流霧化模擬橫向射流是一種簡單高效的霧化方式，能夠依靠浮力增強射流的穿透深度。在霧化過程中，射流角度、射流速度、來流速度及噴嘴孔徑等參數均會影響射流的霧化效果。由于燃油在橫向氣流中的破碎及油氣摻混均勻性對污染物的生成、燃燒性能以及燃燒不穩定性等均有重要影響。本案例采用SprayPro模塊對單噴嘴射流在橫向來流中發生霧化和摻混過程進行模擬仿真，并對比分析不同噴射角度和噴嘴尺寸的射流霧化效果。

液面狀態

中軸面上的流動狀態（速度）

WAVE模型適合We數大于100的情況，慣性力遠大于表面張力，液滴在高速的氣動力作用下發生破碎。

利用WAVE霧化模型進行橫風霧化的仿真效果

國產自主流體仿真軟件CFDPro

CFDPro為基于有限體積法求解單相流/多相流NS方程的計算流體動力學仿真軟件，采用Level Set界面追蹤方法、具備領先的湍流模型、豐富的相變模型，配置燃燒模型和反應機理接口，更加適用于復雜的工程計算模擬分析。

積鼎科技成立于2008年，是國產自主流體仿真軟件研發及技術服務的高新技術企業。公司具有10余年CFD仿真技術開發應用經驗，核心產品與技術已成功為中國航空發動機研究院、中國航發沈陽發動機研究所、上海空間推進研究所、西安航天動力研究所等航空航天客戶提供專業的流體仿真解決方案

審核編輯 黃宇