不同喷口扩张角下离心喷嘴雾化锥角特性研究

作     者：陈富鑫 何小民 周建伟 CHEN Fu-xin;HE Xiao-min;ZHOU Jian-wei

作者机构：南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2022年第43卷第7期

页      面：224-232页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：航空发动机及燃气轮机重大专项基础研究项目(2017-Ⅲ-0008-0034) 

主　　题：离心喷嘴 扩张角 雾化锥角 回流区 湍流模型 数值模拟 

摘      要：为研究扩口式离心喷嘴的雾化锥角特性,对5个不同扩张角度的喷嘴展开了试验与数值计算研究。试验以RP-3航空煤油为工质,采用高速摄影对油雾场进行拍摄,Matlab二值化处理得到雾化锥角;数值计算采用VOF(Volume of fluid)方法结合RSM(Reynolds stress model)湍流模型。研究表明:随着扩张角的增大,锥角不是单一的变化规律,而是呈先增大后减小的趋势,且不同油压差下锥角峰值及其对应的扩张角有所差异。揭示了随扩张角增大,扩张段内液膜呈现附壁/未附壁两种流动模态。结合试验与理论计算结果分析,发现供油压差增大后,60°扩张角会限制锥角的大小,使锥角峰值出现在90°扩张角处。然后,比较100°,120°扩张角的气液两相图,发现扩张段内的射流使附近空气与其同方向运动产生回流区,而回流区与空气核相互作用反过来又影响着射流的偏转幅度,决定液膜未附壁时的锥角值。最后比较发现平口喷嘴的雾化特性决定了两种模态的出现与否,解释了已有研究中规律不一致的原因。