横向气流中圆形液体射流的破碎机理

1144766066 · 发表于 2022-5-7 10:45:28

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喷射到横向气流中液体射流是一种简单的燃料喷射形式，但是在航空发动机加力燃烧室、亚燃及超燃冲压发动机燃烧室中都有着非常重要的应用。近期为了减少NOX排放，LPP燃烧室成为一个热门的研究课题。横向射流雾化技术由于其快速雾化和可控燃油分布的特点成为LPP燃烧室的一个重要燃油喷射技术。燃油液雾的雾化质量不仅影响燃烧效率，尤其是慢车燃烧效率，还影响火焰稳定，以及冒烟、CO和未燃碳氢的生成水平等。然而目前对横向射流的初始雾化机理研究非常有限，有待进一步研究。本文利用现有实验台，采用最简单的直射式喷嘴，研究喷射到横向气流场中的液体射流的破碎机理。所用喷嘴直径包括0.3mm、0.5mm和1.0mm，研究工质为水。实验研究手段为运用高速摄像仪记录射流破碎过程的高频动态结果，捕捉液体射流初始破碎过程中表面波的形态特征，破碎时以及破碎之后的特征参数。拍摄频率范围为2500-13000Hz，曝光时间范围10-30μs。本文综合了实验观察、理论分析（Rayleigh-Taylor不稳定性理论）以及与二次雾化类比的方法，研究圆柱破碎模式和袋式破碎模式。研究结果表明：1）对于圆柱破碎模式，当液体粘性很小，可以忽略时，表面波波长只与Weber数相关。射流破碎后形成的液滴直径dp/d0随着Wea的对数lgWea增加而线性减小，且圆柱破碎模式下得到的液滴直径最小为1.47倍初始射流直径。液滴的初始速度与液滴大小无关；当q>12时，液滴初始y方向速度与q及Wea均无关；当q

横向气流中圆形液体射流的破碎机理

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