冪律流體撞擊式射流霧化特性實驗研究.pdf

1、液體火箭發(fā)動機特殊的工作環(huán)境，需同時攜帶燃燒劑和氧化劑，使用撞擊式噴嘴來保證燃料有效摻混和充分燃燒。在實際應(yīng)用中，撞擊式射流分為對稱和非對稱式兩種。本文以冪律流體為實驗液體，使用撞擊式射流實驗系統(tǒng)，利用高速攝影系統(tǒng)獲取噴霧形貌，并提取其破碎特征；三維相位多普勒系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)空間單點液滴三維速度及粒徑大小的聯(lián)合測量。研究不同射流參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和流體物性參數(shù)對上述霧化特性的影響規(guī)律。
　　實驗結(jié)果表明，冪律流體撞擊式射流的破碎模式與撞擊

2、形式、流體濃度有很大關(guān)系。本研究中出現(xiàn)的所有破碎模式有：封閉邊界模式、開邊界模式、無邊界模式、弓形液線模式和充分發(fā)展模式。在非對稱撞擊式射流中噴嘴直徑 D較小時破碎長度Lbu隨Vj增加呈“雙峰模式”，D較大時則呈先減后增再減的趨勢；噴霧錐角α隨Vj及D的增加而增加。實驗中固定流體I濃度，流體II濃度逐漸增加，在射流速度Vj較低時，破碎長度Lbu與流體粘度呈反比；兩股不同粘度流體撞擊時，Lbu隨Vj呈“雙峰模式”；相同粘度撞擊時，則呈“單

3、峰模式”；噴霧錐角α隨Vj增加而增大，最后趨于的穩(wěn)定值與流體粘度成反比。
　　在冪律流體撞擊式射流中隨射流速度及噴嘴直徑增加，液滴三維速度均增加，在Y方向液滴三維速度均呈對稱分布，在Z方向隨Z軸距離的增加三維速度均減小；撞擊夾角2θ越大、預(yù)撞擊距離Lj越小，W越大；在兩種形式的撞擊式射流中隨射流速度的增加，SMD減小，在Y方向SMD均呈對稱分布，在Z方向隨Z軸距離的增加SMD減小，對稱撞擊時SMD在X方向呈對稱分布，撞擊夾角越大、