全锥压力旋流喷嘴的液体雾化

本文对全锥压力旋流喷嘴中的液体雾化进行了彻底的数值、理论与实验研究。第一部分专门研究内部流动。使用 CAD 和 CFD 软件确定喷嘴出口处流动的最重要参数。一个重要的结论是存在两个流动区域：一个处于相对缓慢运动中（边界层），另一个以极高的角速率（约 100 000 rad/s）近乎固体旋转，其厚度约为喷嘴截面的 4/5。随后，对喷嘴外部的流动进行了理论和实验分析。在理论部分，将最大液滴的尺寸与线性不稳定性理论得出的结果进行了成功比较。然而，研究也表明，该理论无法解释在稳定性域内观察到的小液滴的出现，这些小液滴的尺寸接近 Kolmogorov 和 Taylor 湍流长度尺度。使用相位多普勒粒子分析仪（PDPA）表征液滴尺寸和速度分布。由于离心力，较小的液滴倾向于在喷雾轴上占主导地位，并且随着离喷嘴距离的增加，PDF 中逐渐出现接近 Taylor 长度尺度的峰值。因此假设这些小液滴是湍流级联雾化过程的结果，并且在近喷嘴区域，由于离心分离作用很小，PDF 因此可以用对数稳定律拟合（Rimbert 和 Séro-Guillaume，2004年）。发现稳定性指数的值为 1.35，非常接近先前 1.39 的实验结果（Rimbert 和 Delconte，2007年），但远离 1.70 的已知理论值（Rimbert，2010年）。这让人联想到由于湍流的螺旋性质而导致的略微不同的底层过程。