冪律流體雙股射流碰撞霧化的試驗研究.pdf

1、雙股射流碰撞霧化器由于結(jié)構(gòu)簡單，易于制造和維修，且在各種射流壓力下都能較好的霧化和混合，因此被廣泛應(yīng)用于液體火箭發(fā)動機中。而冪律流體作為一種新型的推進劑類型，是將液體推進劑凝膠化，同時具有固體和液體推進劑的優(yōu)勢，但是因其粘度較大、流變特性復(fù)雜，導(dǎo)致霧化困難，霧化特征與牛頓流體存在較大差異。因此，研究冪律流體的雙股射流碰撞霧化特征具有重要意義，有助于實現(xiàn)對霧化效果的有效控制。本文綜述了牛頓流體與冪律流體的雙股射流碰撞霧化的國內(nèi)外相關(guān)研究，

2、發(fā)現(xiàn)相對于牛頓流體，冪律流體的霧化特征研究有所欠缺，定量分析較少。在此基礎(chǔ)上，確定了本文的研究內(nèi)容和試驗方案。
　　設(shè)計并改進了雙股射流碰撞霧化試驗系統(tǒng)，在原有試驗系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對冪律流體搭建了冪律流體輸運系統(tǒng)和氣流擾動系統(tǒng)，使整個試驗系統(tǒng)能夠滿足需要，調(diào)試PIV粒子測速儀以測量噴霧速度場。
　　配制了不同質(zhì)量濃度的卡波姆凝膠模擬液，測量分析了流變特性，得到冪律流體本構(gòu)方程中的流變參數(shù)。
　　進行冪律流體的雙股射流霧

3、化特征試驗，測量分析了破碎模式、液膜特征、液滴的粒徑特征及速度分布。結(jié)果表明：不同流變特性的冪律流體的破碎模式的種類和形式不同；液膜的長寬比隨著粘度的增大而增大，液膜的表面波波長隨著射流韋伯?dāng)?shù)的增大而減小，液膜的破碎長度隨著韋伯?dāng)?shù)的增大而先增大后減小，呈單峰狀；隨著射流韋伯?dāng)?shù)的增大，噴霧角先線性增大后趨于穩(wěn)定，收斂值略大于碰撞角度。冪律流體的液滴的索太爾平均直徑隨著射流韋伯?dāng)?shù)的增大而減小，收斂值略大于牛頓流體，完全霧化所需要的射流壓差遠

4、大于牛頓流體。速度場呈對稱分布，中心軸處軸向速度最大，徑向速度最小。
　　研究射流參數(shù)對冪律流體霧化特征的影響。結(jié)果表明：在較小射流韋伯?dāng)?shù)下，兩股射流存在偏心度時，會出現(xiàn)鏈狀液膜，且偏心度越大，鏈結(jié)越短，兩股射流長度不同時，會出現(xiàn)魚骨模式；碰撞角度越大，則液膜的長寬比越小，噴霧角越大，破碎長度越短，對索太爾平均直徑的收斂值影響較?。惶砑託饬鲾_動能夠促進霧化，增大液膜表面波的強度，使破碎模式更快發(fā)展，減小液膜寬度，但是會降低牛頓流體