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离心喷嘴液膜不稳定特性试验

航空动力学报 2024年

作者：宋智涌王旭怀刘勇张祥高天华葛鑫坤南京航空航天大学能源与动力学院中国航天推进技术研究院西安航天动力研究所

为了获得旋流液膜破碎过程中表面波不稳定增长特性及其影响规律，对不同几何结构收口型离心喷嘴进行了试验研究。基于高速图像，提取了液膜发展过程中的表面波幅值增长率，并总结了压降对其影响规律。研究结果表明：主导液膜表面波的幅... 详细信息

为了获得旋流液膜破碎过程中表面波不稳定增长特性及其影响规律，对不同几何结构收口型离心喷嘴进行了试验研究。基于高速图像，提取了液膜发展过程中的表面波幅值增长率，并总结了压降对其影响规律。研究结果表明：主导液膜表面波的幅值沿液膜表面流向呈指数增长，且表面波幅值的增长率表现出非线性特征；将液膜的发展划分为快速增长区、慢速增长区和破碎区，建立了不同区域波动幅值随行进距离变化的函数，提取了不同发展区域对应的主导波动增长率，体现了液膜的非线性不稳定增长规律。同时对液膜分区临界点进行分析，建立了破碎长度和压降的函数关系，发现破碎长度随着压降增加呈现指数递减规律，且通过函数关系可预测喷嘴液膜的极限破碎长度，该长度随着喷嘴出口直径的增加而增大。

关键词：离心喷嘴液膜波动幅值破碎长度指数变化

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异形喷嘴自由射流破碎长度及射程的实验研究

灌溉排水学报 2014年第4期33卷 149-153页

作者：蒋跃李红向清江陈超江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013

依据面积相同原则,设计了2种形状的异形喷嘴,测量了异形喷嘴的流量、射程和末端水滴直径,并与圆形喷嘴对比分析,同时在实验基础上分析了喷嘴出口形状、压力及锥角的改变对射流破碎长度的影响。结果表明,工作压力相同时,射程和末端水滴... 详细信息

依据面积相同原则,设计了2种形状的异形喷嘴,测量了异形喷嘴的流量、射程和末端水滴直径,并与圆形喷嘴对比分析,同时在实验基础上分析了喷嘴出口形状、压力及锥角的改变对射流破碎长度的影响。结果表明,工作压力相同时,射程和末端水滴直径均以圆形喷嘴最大,三角形喷嘴最小;同一压力下,三角形喷嘴的射流破碎段最短,而四边形喷嘴的射流破碎段最长;随着喷嘴锥角的增大,异形喷嘴在锥角为55°时射流射流破碎长度段最短,而圆形喷嘴在锥角为45°时破碎段最短,说明圆形喷嘴选择锥角45°时射程和雾化效果均为最优。

关键词：异形喷嘴射流低压破碎长度射程

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冰与锥体作用破碎周期及破碎长度分析

冰川冻土 2003年第S2期25卷 326-329页

作者：屈衍岳前进 Casey Brister 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116023

在渤海加锥石油平台的现场测量中,发现了明显的冰激锥体结构振动现象.基于现场实验测量数据,对冰破碎周期进行了统计分析,结果表明:破碎周期的分布为对数正态或者正态分布.假定冰的一次破碎过程对应一次冰力变化,则冰力周期与破碎周期... 详细信息

在渤海加锥石油平台的现场测量中,发现了明显的冰激锥体结构振动现象.基于现场实验测量数据,对冰破碎周期进行了统计分析,结果表明:破碎周期的分布为对数正态或者正态分布.假定冰的一次破碎过程对应一次冰力变化,则冰力周期与破碎周期具有相同的分布.结合同步测量的冰速、冰厚资料,分析了冰厚、冰速与冰板破碎长度之间的关系.研究表明,冰的破碎长度约是冰厚的7倍,冰速对破碎长度没有明显影响.

关键词：锥体结构破碎长度随机冰力冰力周期

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撞击式射流破碎特性的实验研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2016年第7期49卷 770-776页

作者：夏振炎李珍妮李建军田砚天津大学机械工程学院天津300072

基于自行搭建的撞击式射流系统,采用高速摄影技术,研究了对称射流撞击和非对称撞击射流液膜的破碎特性.分析研究了射流撞击夹角及喷嘴内径对射流撞击破碎的破碎模式和破碎特征(破碎长度、液膜长度、液膜宽度、液膜长宽比)的影响规律.对... 详细信息

基于自行搭建的撞击式射流系统,采用高速摄影技术,研究了对称射流撞击和非对称撞击射流液膜的破碎特性.分析研究了射流撞击夹角及喷嘴内径对射流撞击破碎的破碎模式和破碎特征(破碎长度、液膜长度、液膜宽度、液膜长宽比)的影响规律.对比研究了3种不同流体——水、甘油、卡波姆凝胶(非牛顿流体)的破碎特性.在实验的韦伯数范围内,喷射模式可分为3种破碎模式,即封闭液膜模式、开边界模式、液线液滴模式;破碎长度随韦伯数的增大,呈先增大后减小的趋势;减小撞击夹角可以减小液膜的长宽比,喷嘴内径的大小不会改变液膜长宽比的值;与对称撞击相比,非对称撞击更能加剧液膜的破碎.

关键词：撞击射流破碎长度封闭液膜模式开边界模式

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针栓式喷注器锥形液膜破碎特性试验

航空动力学报 2016年第12期31卷 3004-3009页

作者：方昕昕沈赤兵张新桥国防科学技术大学航天科学与工程学院长沙410073 国防科学技术大学高超声速冲压发动机技术重点实验室长沙410073

采用高速摄影获得了针栓式喷注器在不同喷注压降和结构参数下的表面波破碎图像,测量了锥形液膜的破碎长度和破碎时间,研究了变工况时液膜破碎长度和破碎时间的变化规律.试验结果表明:在喷注压降不变的条件下,针栓式喷注器能够实现流量... 详细信息

采用高速摄影获得了针栓式喷注器在不同喷注压降和结构参数下的表面波破碎图像,测量了锥形液膜的破碎长度和破碎时间,研究了变工况时液膜破碎长度和破碎时间的变化规律.试验结果表明:在喷注压降不变的条件下,针栓式喷注器能够实现流量的线性调节.针栓式喷注器设计时,在合理的推进剂动量比范围内,狭缝宽度应尽量取小.液膜在低工况时破碎得更快.液膜破碎长度和破碎时间均随喷注压降的增加而减小.

关键词：变推力火箭发动机针栓式喷注器锥形液膜破碎长度破碎时间

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低压射流不同喷嘴参数及压力下破碎过程实验

农业机械学报 2015年第3期46卷 78-82,72页

作者：蒋跃李红向清江陈超江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

研究了不同低压下喷头喷嘴直径和喷嘴锥角对射流破碎的影响。采用高速摄像仪对低压圆柱射流的射流核心长度和射流破碎长度进行实验,测量了不同喷嘴结构的流量、射程和末端水滴直径。结果表明:同一压力下,当喷嘴锥角不变时,随着喷嘴直径... 详细信息

研究了不同低压下喷头喷嘴直径和喷嘴锥角对射流破碎的影响。采用高速摄像仪对低压圆柱射流的射流核心长度和射流破碎长度进行实验,测量了不同喷嘴结构的流量、射程和末端水滴直径。结果表明:同一压力下,当喷嘴锥角不变时,随着喷嘴直径的增大,喷头流量、射程和喷头末端水滴直径都变大,射流核心长度和破碎长度均增大;当喷嘴直径不变时,随着喷嘴锥角的增大,喷头流量逐渐减小,而喷头射程呈先增大后减小趋势,喷头末端水滴直径也变大,射流核心长度逐渐减小,射流破碎长度先减小后增大。综合考虑射程和雾化效果,直径为5 mm、锥角为45°的喷嘴为最优选择。同时通过对不同Re数和We数的实验和分析,给出了适合低压喷嘴的两种射流特征长度的拟合关联式。

关键词：喷嘴圆柱射流破碎过程核心长度破碎长度

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不同环境压力下幂律流体撞击射流破碎特性

内燃机学报 2019年第1期37卷 76-83页

作者：郑勒白富强杨子明郭瑾朋杜青天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 天津大学内燃机研究所天津300072

基于自行搭建的射流系统和定容弹系统,采用高速摄影技术,获得了高环境压力下幂律流体对称撞击式射流的喷雾形貌,提取了射流特征参数破碎长度L与表面波长λ,研究了环境参数(环境压力)、射流参数(韦伯数We)、结构参数(喷孔直径)与物性参数... 详细信息

基于自行搭建的射流系统和定容弹系统,采用高速摄影技术,获得了高环境压力下幂律流体对称撞击式射流的喷雾形貌,提取了射流特征参数破碎长度L与表面波长λ,研究了环境参数(环境压力)、射流参数(韦伯数We)、结构参数(喷孔直径)与物性参数(流体黏度)对射流破碎的影响.结果表明:幂律流体对称撞击式射流共有封闭边界模式、开边界模式、无边界模式、弓形液线模式和完全发展模式共5种破碎模式;在大气环境压力下,L随着We的增加呈"双峰"模式变化;而在有环境压力的情况下,L与We则呈"单峰"模式变化;与大气环境压力相比,高环境压力更有利于幂律流体对称撞击式射流破碎;而喷孔直径与流体黏度的增大均不利于撞击式射流破碎.提出了预测幂律流体对称撞击射流破碎表面波长的破碎模型.

关键词：幂律流体撞击式射流破碎模式破碎长度表面波长

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针栓式喷注器无旋锥形液膜线性不稳定分析

航空动力学报 2017年第9期32卷 2291-2298页

作者：方昕昕沈赤兵国防科学技术大学航天科学与工程学院长沙410073 国防科学技术大学高超声速冲压发动机技术重点实验室长沙410073

将离心式喷嘴锥形液膜破碎模型应用于针栓式喷注器,对无旋锥形液膜进行了线性不稳定分析。求解色散方程获得了色散关系曲线,分析了无旋锥形液膜表面波发展过程。研究了喷注压降、喷注通道长宽比、液膜半锥角以及正弦模式扰动波加权因子... 详细信息

将离心式喷嘴锥形液膜破碎模型应用于针栓式喷注器,对无旋锥形液膜进行了线性不稳定分析。求解色散方程获得了色散关系曲线,分析了无旋锥形液膜表面波发展过程。研究了喷注压降、喷注通道长宽比、液膜半锥角以及正弦模式扰动波加权因子等参数对无旋锥形液膜无量纲破碎时间和破碎长度的影响。结果表明:正弦模式扰动波比曲张模式扰动波增长更快,并且更不稳定。正弦模式扰动波在无旋锥形液膜破碎过程中占优,并且喷注压降越大,液膜破碎的越快。喷注通道长宽比的增加会使得无量纲破碎时间和破碎长度近似线性增大。针栓式喷注器设计时,为利于液膜破碎,喷注通道长宽比应取小值,而液膜半锥角应取大值。

关键词：针栓式喷注器无旋锥形液膜线性不稳定分析色散方程破碎长度

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幂律流体撞击射流破碎机理的实验

航空动力学报 2015年第7期30卷 1752-1758页

作者：李建军夏振炎田砚天津大学机械工程学院天津300072

通过自行研制的撞击射流系统,采用高速摄像技术,对4种不同卡波姆质量分数剪切变稀的卡波姆凝胶非牛顿幂律流体在不同射流条件下撞击液膜的破碎模式、喷雾锥角、破碎长度进行实验与分析.结果表明:不同流变特性的幂律流体出现的破碎模式不... 详细信息

通过自行研制的撞击射流系统,采用高速摄像技术,对4种不同卡波姆质量分数剪切变稀的卡波姆凝胶非牛顿幂律流体在不同射流条件下撞击液膜的破碎模式、喷雾锥角、破碎长度进行实验与分析.结果表明:不同流变特性的幂律流体出现的破碎模式不同,黏度越高,破碎模式越复杂;4种卡波姆凝胶在韦伯数为8 000左右时,达到完全发展模式,并在韦伯数为8 000左右时表现出相似的破碎特性;随着韦伯数的增大,喷雾锥角逐渐增大并趋于稳定,稳定值小于撞击角度,当卡波姆质量分数增大时,最大喷雾锥角逐渐减小,最终收敛于60°;随着韦伯数的增大,4种卡波姆凝胶的破碎长度先小幅变大然后减小,理论结果与实验结果整体趋势相似.

关键词：破碎机理幂律流体撞击射流破碎模式喷雾锥角破碎长度