某离心喷嘴的雾化特性试验与数值计算研究

作     者：魏忠秀 

作者单位：沈阳航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马洪安;卜令峰

授予年度：2022年

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

主      题：离心式喷嘴 VOF 流场 SMD 雾化锥角 

摘      要：为了获得燃油雾化特性的影响因素,完成了某双油路离心式喷嘴雾化特性的试验与数值模拟研究。在相位多普勒激光雾化试验台上,完成了238 K、258 K和288 K下主副油路单独工作和双油路同时工作时雾化参数特性试验,测量截面距离喷口15、25、50、60和70 mm。结果表明:喷嘴流量数、油膜厚度与SMD随燃油温度降低而增大,锥角略小于常温,提高供油压力或温度有利于雾化锥角的发展和提升雾化质量;主喷口油膜厚度约为0.3 mm,副喷口油膜厚度约为相同工况下主喷口的三分之一;空气旋流器压缩雾化锥角发展,促使油雾更倾向于中心集中,SMD随供油压力与供气压力增加均减小,在距离喷口较远处(50、60和70 mm),SMD差异不大;随纵向距离的增加粒子平均速度和脉动速度均下降,湍流度变化较小。通过对喷嘴内外计算域合理简化,选取VOF多相流模型和雷诺应力模型完成了喷嘴流场的数值计算,综合分析结果得出:流量、锥角和雾滴速度的计算值与试验值吻合良好,结果准确度较高;在旋流室与喷口连接处出现速度滞止区,模拟应考虑喷嘴的完整结构;减小主油路喷口长度,则雾化锥角会明显增大,且增大幅度远大于供油压力的影响;高背压下油膜相界面速度脉动更为剧烈,油膜破碎形式更复杂。这些结果为喷嘴的设计、改进及研发提供了可信的参考依据和基础数据。