论文摘要：横向气流中的射流雾化机理研究

液体射流在冶金、化工、以及航空动力等领域具有广泛的应用，液体燃料在燃烧前都要经过雾化，以促进燃油的蒸发和掺混，加快燃烧，提高燃烧性能。横向射流是在各种燃烧过程中普遍存在的一种燃油喷射方式，而本文从实验和数值模拟两个方面对横向气流中的射流雾化及破碎作了一些探讨和研究。本文使用气流速度为0（圆形自由射流）时的初始雾化来分析横向射流初始雾化阶段。采用高速摄像仪获得不同喷嘴直径不同液压下圆形液体自由射流破碎图像；根据实验现象对射流四种破碎模式进行了具体的划分；进一步分析了低速Rayleigh模式下卫星液滴和主液滴形成过程和运动规律；对于较大直径喷嘴，随着射流速度的增大，实验发现，射流出现了表面剥离小液滴，当Re数超过一个临界Re数时，射流表面出现表面剥离现象；得到不同喷嘴直径下射流破碎长度随着Re以及We数的变化曲线，并结合已有的经验关系式及实验结果进行了对比和分析，得出了关于射流破碎长度的有关结论。其次，本文主要采用FLUENT软件，对来流不断增加的横向射流二次雾化进行数值模拟。把实验中初始雾化的结果作为初始条件，分别选用TAB和Reitz模型对液滴二次破碎进行模拟，计算得到两种不同破碎模型下喷雾场结构；并且从液滴破碎后的直径和速度等方面，研究不同破碎模型的选取对于液滴破碎的影响；同时分析了来流不同的工作条件下，气动力在不同破碎模型中对液滴破碎所起到的作用。总之，本文从实验和数值模拟的角度对横向射流中的破碎雾化进行了研究，其中射流实验图像分析及计算研究、二次雾化的数值模拟分别为初始雾化以及横向射流的二次雾化模型的选取起到重要的参考作用。