冪律流體雙股射流碰撞霧化的試驗(yàn)研究.pdf

1、雙股射流碰撞霧化器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)中。而冪律流體作為一種新型的推進(jìn)劑類型，是將液體推進(jìn)劑凝膠化，同時(shí)具有固體和液體推進(jìn)劑的優(yōu)勢(shì)，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?jī)缏闪黧w的雙股射流碰撞霧化特征具有重要意義，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guó)內(nèi)外相關(guān)研究，

2、發(fā)現(xiàn)相對(duì)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?jī)?nèi)容和試驗(yàn)方案。
　　設(shè)計(jì)并改進(jìn)了雙股射流碰撞霧化試驗(yàn)系統(tǒng)，在原有試驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對(duì)冪律流體搭建了冪律流體輸運(yùn)系統(tǒng)和氣流擾動(dòng)系統(tǒng)，使整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)能夠滿足需要，調(diào)試PIV粒子測(cè)速儀以測(cè)量噴霧速度場(chǎng)。
　　配制了不同質(zhì)量濃度的卡波姆凝膠模擬液，測(cè)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(jìn)行冪律流體的雙股射流霧

3、化特征試驗(yàn)，測(cè)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(zhǎng)寬比隨著粘度的增大而增大，液膜的表面波波長(zhǎng)隨著射流韋伯?dāng)?shù)的增大而減小，液膜的破碎長(zhǎng)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(yuǎn)

4、大于牛頓流體。速度場(chǎng)呈對(duì)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(duì)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(shí)，會(huì)出現(xiàn)鏈狀液膜，且偏心度越大，鏈結(jié)越短，兩股射流長(zhǎng)度不同時(shí)，會(huì)出現(xiàn)魚(yú)骨模式；碰撞角度越大，則液膜的長(zhǎng)寬比越小，噴霧角越大，破碎長(zhǎng)度越短，對(duì)索太爾平均直徑的收斂值影響較??；添加氣流擾動(dòng)能夠促進(jìn)霧化，增大液膜表面波的強(qiáng)度，使破碎模式更快發(fā)展，減小液膜寬度，但是會(huì)降低牛頓流體