同轴旋转可压缩气流中黏性液体射流形态研究

采用射流线性稳定性分析方法,考虑液体黏性、周围气流的同轴旋转运动以及可压缩性的条件下,建立了描述同轴旋转可压缩气流中黏性液体射流的数学模型,并进行了验证,研究了气流量纲为1旋转强度以及流体物性对液体射流不稳定形态的影响．研究表明：周围气流的旋转速度较小时,对射流起促稳作用,继续增大气流量纲为1旋转强度,开始对射流起促分裂作用;且随着气流旋转强度的增大,射流扰动沿周向方向发展,射流柱变的高度不对称．在研究参数范围内,气体可压缩性和气/液密度比均能促进射流的失稳,并会影响射流空间形态,尤其是在周向方向上能够改变射流的占优模式,增强射流的不对称性;液体黏性以及表面张力对射流均具有增强稳定性的作用．     

具有线性温度分布的射流失稳研究

基于线性稳定性理论,针对具有线性温度分布的液体射流分裂过程,建立了射流扰动控制方程,给出了扰动方程在气/液分界面上应满足的边界条件,推导出了描述存在温度扰动的圆柱形液体射流自由表面三维扰动发展的色散关系;模型中同时考虑了空化气泡、射流周围气体的旋转以及射流和周围气体的可压缩性;对建立的数学模型及相应的求解方法进行了验证.在此基础上,分析了非轴对称扰动下具有线性温度分布的射流表面扰动波数和扰动增长率的演化,讨论了存在温度扰动时,空化气泡、气体旋转以及射流和气体可压缩性对射流稳定性作用的变化.结果表明:温度扰动的存在不仅会对液体射流稳定性产生较大影响,使得最大扰动增长率明显增大,扰动波波数范围显著拓宽,而且还会对空化气泡、气体旋转以及射流和气体可压缩性对射流稳定性的作用产生一定的影响.     

加热条件下液体燃料射流破碎机理的研究

利用线性热不稳定性理论,对黏性液体射入高温气体介质模型所对应的色散方程进行了数值求解。利用所得到的计算结果,研究了加热条件下轴对称模式扰动液体射流破碎机理,探讨了表征各种影响射流破碎作用力的无量纲Weber数（We）、密度比（Q）、Marangoni数（Ma）和Ohnesorge数（Z）对液体射流破碎最大扰动增长率及占优波数的影响。研究结果表明,液体和气体介质之间的温度梯度对液体射流稳定性有着非常显著的影响,表明热毛细力对于液体射流的破碎有促进作用,这种作用对处于Taylor模式下的液体射流尤为显著,并且这种热力作用可使液体射流从一种模式进入另一种模式,并可以大大改变射流的破碎尺序。     

旋转气体介质对环膜液体射流破碎不稳定性影响的研究

利用线性不稳定性理论研究了旋转气体介质对黏性环膜液体射流破碎的影响。研究结果表明，无论是轴对称模式还是非轴对称模式，由液体环膜内部气体介质旋转所产生的离心力是液体射流的失稳因素，有助于液体射流的破碎。另外，由液体环膜外部气体介质旋转所产生的离心力是液体射流的促稳因素，不利于液体射流的破碎。当相同强度的旋转同时存在于内部和外部气体介质中时，对于轴对称模式，内部气体介质的影响显著，而对于非轴对称模式，则外部气体介质的影响更为明显。通常情况下，非轴对称模式的扰动增长率强于轴对称模式的扰动增长率，因此会在环膜液体射流的破碎中占据主导地位。     

二甲醚射流雾化的不稳定性研究

利用线形稳定性理论,推导出可用来描述粘性射流表面扰动发展所满足的色散方程,并进行了无量纲化处理,利用该色散方程对二甲醚射流在正常条件和闪急沸腾条件下的不稳定性进行了研究.结果表明,在正常喷射条件下,提高射流速度和减小液体粘度可促进二甲醚射流的雾化效果,而表面张力和环境气体密度对射流不稳定性的影响则相对复杂;在闪急沸腾喷射条件下,闪急沸腾效应越明显,二甲醚射流越不稳定.     

可压缩气体中的三维黏性液体射流雾化机理

建立了可压缩气体中的三维黏性液体射流雾化数学模型,在射流雾化过程中起控制作用的参数主要有气液速度、气液密度、气液界面表面张力、液体黏性、喷嘴直径及音速.采用线性空间稳定性分析方法详细分析了这些参数在高速射流雾化过程中不稳定性的作用.结果是：增加液体射流速度、气体密度及喷嘴直径;减少液体密度、液体黏性及表面张力,可使射流不稳定性增强.此外,当气流与液体射流反向时增加气体流速也可以使流动不稳定性增强,但当气流与液体射流同向时结果相反.气体可压缩性的增加使流动变得不稳定,但它的影响是很小的.     

气体旋转运动对环膜液体射流不稳定性影响的研究

环膜液体射流的破碎机理研究对于GDI汽油机的雾化过程具有重要的意义。利用线性不稳定性理论研究了旋转气体运动对低阶和高阶模式黏性环膜液体射流破碎的影响。对于色散方程的数值计算结果表明，无论是对称模式还是非对称模式，低阶模式的扰动增长率通常较之高阶模式要大得多，但较之低阶模式扰动，高阶模式对气体旋转运动更为敏感。研究结果同时表明，对于非对称模式，无论是低阶模式还是高阶模式的扰动，气体旋转运动都是液体破碎的失稳因素；对于对称模式，气体旋转运动是低阶模式扰动的促稳因素，然而却是高阶模式扰动的强烈的失稳因素。     

蒸发液体射流表面三维不稳定色散方程的建立

讨论了蒸发黏性液体射流的不稳定性问题。假设环境介质的运动为势流运动,基态射流为流速恒定的平行流。对液体射流表面扰动采用简正模态分析法,并以贝塞尔函数的形式表达气相和液相控制方程的解,在射流边界上考虑液体蒸发速率对不稳定性的影响,建立了基于时间模式的射流三维不稳定扰动的色散方程,并对色散方程进行了无量纲化处理,论述了该色散方程对以往所建色散方程的兼容性,以此推进液体射流雾化机理的研究。     

液体射流在旋转气流中的雾化机理研究

对旋转气流中的空心柱形液体射流的雾化过程进行了数值模拟。结果表明：Reynolds数Re、Weber数We、空心柱内部及外部气液密度比Q和Qh及喷嘴内半径与液膜厚度比Ah，在射流的雾化过程中均起不稳定性的作用；空心柱射流内部的气流旋转强度Ea在雾化过程中加强了自由面上的轴对称扰动和非轴对称扰动；空心柱射流外部的气流旋转强度Eb削弱了自由表面上的轴对称扰动强度，却加强了自由表面的非轴对称扰动。此外，Eb的增加，能大大增加扰动种类。     

实际射流参数对加热条件下液体燃料射流不稳定性的影响

利用线性热不稳定性理论,对黏性液体射入高温气体介质所对应的色散方程进行了数值求解．利用所得到的计算结果,研究了加热条件下射流速度、气液密度比、液体黏度、温度梯度及液体种类等实际射流参数对射流最大扰动增长率及占优波数的影响规律．研究结果表明：对于加热条件下Reyleigh模式的液体射流,气液密度比、温度梯度是射流破碎的失稳因素,而射流速度、液体黏度则是液体射流破碎的促稳因素;对于Taylor模式的液体射流,射流速度、温度梯度、气液密度比是射流破碎的失稳因素,而液体黏度是液体射流破碎的促稳因素．研究结果同时证明了液体种类的改变对射流不稳定性的影响是多种因素共同作用的结果．     

幂律流体气流雾化射流不稳定性分析

基于射流不稳定性理论系统研究了一个圆柱形可压缩气流喷入有限厚度的幂律流体的时间模式不稳定性.在对幂律流体本构方程线性近似的基础上,推导了表征轴对称模式幂律流体气流雾化射流不稳定性的色散方程.通过数值计算,分析了液相雷诺数、韦伯数、气/液密度比和速度比、气流马赫数以及幂律指数对于剪切变稀流体与剪切变稠流体两种情形气流雾化射流的不稳定性影响.结果表明:无论是剪切变稀情形还是剪切变稠情形,液体的黏性力总是抑制其不稳定性,减小幂律指数均可促进幂律流体气流雾化射流的不稳定性.随着气流速度的不断增大,由气/液相互运动导致的剪切波逐渐主导幂律流体气流雾化射流的不稳定性与破碎过程.当液相的参数保持不变,增大气流密度、气流速度以及气流可压缩性均可有效地促进幂律流体气流射流的破碎.空气动力是促进幂律流体射流破碎的有效措施.同时,对于一个小韦伯数,表面张力促进气体射流不稳定性;而随着韦伯数增大到临界值后,表面张力将会逐渐抑制其不稳定性.     

射流参数对加热条件下液膜射流破碎不稳定性的影响(1)--射流参数对液膜反对称模式破碎的影响

基于线性不稳定性理论，利用对具有温度梯度的粘性液膜射流模型进行的数值计算结果，研究了射流速度，气体密度，液体粘性，液膜厚度，温度梯度，液体种类等实际射流参数对反对称模式扰动作用下液膜射流大、大尺度破碎模式的最大扰动增长率及占优波数等破碎特征的影响规律。     

液体燃料射流最不稳定频率的理论分析(2)--射流参数对最不稳定频率的影响及试验观察

利用对色散方程的数值计算结果,分析了实际射流参数如射流速度、液体种类、喷孔半径、液体粘度、介质压力等对分别处于瑞利模式和泰勒模式下的液体射流的最不稳定频率及其最大扰动增长率的影响.结果表明,在不同的射流模式下,实际射流参数对液体射流最不稳定频率的影响是不同的.并对受激液体射流现象进行了初步试验观察.     

同轴气流式液体射流雾化机理研究进展

同轴气流式液体射流雾化广泛存在工业燃烧领域中,研究液体射流雾化机理对于提高燃烧效率,降低污染物排放有十分重要的意义。从雾化理论、初次雾化形态、二次雾化形态三方面综述了同轴气流式液体射流雾化研究现状及发展,对圆柱射流、平面射流和环形射流的线性稳定性理论研究、气流作用下的形态变化、划分模式和影响因素进行了系统地阐述,分析了液滴破碎形态和理论的研究现状。最后总结了气流作用下液体射流雾化的影响因素和研究发展方向。     

液体燃料射流最不稳定频率的理论分析(1)--液体燃料射流的最不稳定频率及无量纲数的影响

利用线性不稳定性理论,对粘性液体燃料射流射入气体介质的射流模型所对应的色散方程进行了数值求解.利用计算结果,分析了液体燃料射流不稳定性研究中的3个最重要的无量纲参数韦伯数We、雷诺数Re及密度比Q,对分别处于瑞利模式和泰勒模式下的液体射流的最不稳定频率及对应的最大扰动增长率的影响.结果表明,在不同的射流模式下,这3个无量纲数对液体射流最不稳定频率的影响是不同的,在这两种射流模式下,射流系统具有不同的频率特征.     

液体燃料射流最不稳定频率的理论分析（1）——液体燃料射流的最不？…

利用线性不稳定性理论,对粘性液体燃料射流射入气体介质的射流模型所对应的色散方程进行了数值求解。利用计算结果,分析了液体燃料射流不稳定性研究中的３个最重要的无量纲参数参韦韦伯数Ｗｅ、雷诺数Ｒｅ及密度比Ｑ,对分别处于瑞利模式和泰勒模式下的液体射流的最不稳定频率及对应的最大扰动增长率的影响。     

液体燃料射流量不稳定频率的理论分析（2）——射流参数对最不稳定？…

利用对色散方程的数值计算结果，分析了实际射流参数如射流速度，液体种类，喷孔半径，液体粘度，介质压力等对分别处于瑞利模式和泰勒模式下的液体射流的最不稳定频率及其最大扰动增长率的影响。结果表明，在不同的射流模式下，实际射流参数对液体射流最不稳定频率的影响是不同的。并对受激液体射流现象进行了初步试验观察。     

液体燃料射流破碎的热不稳定性分析

利用线性不稳定性理论,基于基本控制方程和边界条件,获得了表征黏性液体射流射人高温气体介质的射流不稳定性所对应的色散方程,并对该方程进行了数值求解,根据计算结果,分析了若干因素对加热条件下Reylei曲模式和Taylor模式液体射流热不稳定性的影响,结果表明,对上述两种模式的液体射流,由温度梯度引起的热毛细力是促进射流破碎的重要原因,并且这种作用在Taylor模式液体射流中表现更为显著。     

液体燃料射流破碎机理研究中的时间模式与空间模式

利用线性不稳定性理论分析了液体燃料射流在分别采用时间模式与空间模式两种方法下液体表面扰动波的波数、频率及最大扰动增长率之间的关系,讨论了两种模式下液体射流结构特征的差别。应用基于粘性液体射流射入气体介质中的物理模型,计算分析了 Ｒｅ 数、 Ｗｅ 数和密度比 Ｑ对时间模式与空间模式差值的影响,结果发现采用时间模式或空间模式并不改变液体射流各阶模式之间的相互关系, Ｗｅ 数和 Ｑ是影响时间模式与空间模式差值的主要因素,而 Ｒｅ 数影响不大。在一定条件下,时间模式与空间模式具有等效性。     

加热条件下粘性液膜射流破碎机理的研究

利用线性不稳定性理论，对具有温度梯度的粘性液膜射流模型所对应的色散方程进行了数值求解。利用计算结果，研究了加热条件下反对称模式和对称模式粘性液膜射流大、小尺度破碎模式的破碎机理，探讨了韦伯数(We)、密度比(Q)、Marangoni数(Mα)和Ohnesorge数(x)对液膜射流表面波的最大扰动增长率及占优波数的影响。