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物理学报 2022年第11期71卷 227-237页

作者：金烜沈赤兵国防科技大学空天科学学院高超声速冲压发动机技术重点实验室长沙410073 中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

为了深入理解横向气膜作用下液体射流的破碎雾化特性,设计了一种以空气和水为模拟介质的针栓喷注单元,并通过两相流大涡模拟和背景光成像对大气环境下其近喷孔区域内的液体射流破碎过程和动态特性进行研究.通过大涡模拟液体射流的表面... 详细信息

为了深入理解横向气膜作用下液体射流的破碎雾化特性,设计了一种以空气和水为模拟介质的针栓喷注单元,并通过两相流大涡模拟和背景光成像对大气环境下其近喷孔区域内的液体射流破碎过程和动态特性进行研究.通过大涡模拟液体射流的表面波主导破碎过程得到了针栓喷注单元近喷孔区域的喷雾场建立过程,亚声速气流离开狭缝后膨胀加速为超声速气流,经过液体射流上游的脱体弓形激波后减速增压.而在液体射流上下游之间的压差作用下,射流往下游发生弯曲的同时迎风面出现Rayleigh-Taylor(R-T)不稳定表面波;随着表面波的发展,气流穿透表面波的波谷位置导致连续射流发生断裂.正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法可有效重构瞬时喷雾图像,POD模态表明近喷孔区域的低频和高频喷雾振荡分别由喷雾场的整体扩张/收缩过程和液块或者液雾团在迎风面的“撞击波”型运动引起,而后者的形态属于受连续液体射流断裂前的R-T不稳定表面波影响而产生的行波结构,其无量纲行波波长与韦伯数呈幂次律关系.

关键词：横向气膜液体射流破碎雾化

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气液同轴离心式喷嘴非定常喷雾燃烧过程研究进展

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推进技术 2022年第12期43卷 10-32页

作者：白晓曹鹏进李清廉成鹏国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

由于气液的相互作用可显著提高喷嘴的雾化性能,气液同轴离心式喷嘴被广泛应用于实际的双组元液体火箭发动机型号中。喷嘴负责推进剂的喷注及雾化过程,其工作过程极大地影响着燃料的蒸发、混合及燃烧过程。本文从喷嘴内部的非定常流动过... 详细信息

由于气液的相互作用可显著提高喷嘴的雾化性能,气液同轴离心式喷嘴被广泛应用于实际的双组元液体火箭发动机型号中。喷嘴负责推进剂的喷注及雾化过程,其工作过程极大地影响着燃料的蒸发、混合及燃烧过程。本文从喷嘴内部的非定常流动过程、动态雾化过程、破碎雾化机理以及喷雾燃烧过程这几个方面对气液同轴离心式喷嘴的非定常喷雾燃烧过程进行了综述,对研究现状以及下一步的研究方向进行了简单的分析。总体看来,气液同轴离心式喷嘴缩进室内部的非定常流动过程研究较为匮乏,对液膜破碎雾化过程及雾化特性对外部扰动的响应认识不足,自激振荡产生机理还没有形成统一的认识,锥形液膜在气体作用下的雾化机理研究非常欠缺,不稳定燃烧机理还需深入探究。

关键词：综述液体火箭发动机气液同轴离心式喷嘴内部流动破碎雾化喷雾燃烧

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幂律流体撞击射流破碎机理的实验研究

幂律流体撞击射流破碎机理的实验研究

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作者：王恩东天津大学

学位级别：硕士

液体射流是广泛存在于自然界和工程中的现象，它的破碎雾化是一个具有重要理论意义和工程意义的课题。其中撞击射流破碎由于其结构简单、成本低廉、破碎雾化效果好而得到广泛应用，如化学工艺过程的发生器，特种发动机等等。作为自然界... 详细信息

液体射流是广泛存在于自然界和工程中的现象，它的破碎雾化是一个具有重要理论意义和工程意义的课题。其中撞击射流破碎由于其结构简单、成本低廉、破碎雾化效果好而得到广泛应用，如化学工艺过程的发生器，特种发动机等等。作为自然界广泛存在的流体，非牛顿流体由于自身的复杂性和多样性，其破碎机理尚未得到统一的认识，尤其在撞击射流方面，幂律型非牛顿流体撞击射流破碎的理论研究进展缓慢，实验研究的深度和广泛程度也还不够。本文旨在从实验方面深入研究幂律型非牛顿流体撞击射流破碎雾化的过程。设计并搭建了包括液体输运与蓄压系统、撞击射流系统、光学图像采集系统以及脉冲控制系统等子系统在内的撞击射流实验系统，实现了对幂律流体撞击射流破碎过程及形貌变化的实验研究。获得了撞击射流破碎光学图像，从中定义提取出了可以表征幂律流体撞击射流破碎发展过程及形貌变化的特征参数，包括破碎模式、破碎长度、液膜扩展角、冲击角，并研究了其变化规律。实验结果表明随着射流速度增加液膜依次出现五种破碎模式，液膜扩展角增大，破碎长度并非线性变化，而是出现先增加后减小的变化特征，这与破碎模式的转换有关。喷嘴的几何形状也对撞击破碎产生重要影响，相对于圆圆撞击和方方撞击，膜膜撞击液膜的破碎长度更小，扩展角更大，空间分布更均匀、广泛，粒径更小，破碎效果较好。撞击夹角对液膜破碎特征具有较大的影响，夹角越大，破碎长度越小，液膜扩展角越大。幂律指数和稠度系数均不利于幂律流体射流的破碎，随着液体粘性的增加，射流破碎长度增大，液膜扩展角减小。对于方膜撞击，其破碎呈现扇形三维曲面结构形式，保持液膜速度稳定，逐渐加大方形射流速度，液膜最终被击穿。

关键词：非牛顿幂律流体撞击射流破碎雾化

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