高速环形射流破碎雾化特性及动态喷雾模拟

在再生式液体发射药火炮(RLPG)中,液体射流破碎雾化过程影响到射流结构、液滴尺寸和速度分布等特性,是影响RLPG喷雾燃烧过程的关键因素之一.根据表面波破碎理论建立了RLPG环形喷孔高速液体薄膜破碎模型,并考虑了液滴的二次雾化过程.计算了液膜的破碎过程.计算结果表明,环形射流向喷嘴下游运动过程中内部空腔不断收缩,最终聚并成与圆柱形类似的射流向前运动,喷雾场前缘多为大颗粒液滴;在轴向某一固定位置,平均直径随时间逐渐减小并趋于一稳态值;在空间上平均直径随轴向距离的增加先减小后增大呈凹谷型分布.该模型的建立进一步完善了基于环形喷嘴的RLPG内弹道多维多相流数学模型.     

再生式液体发射药火炮射流雾化特性研究

为了研究再生式液体发射药火炮液体药再生喷射过程的雾化机理,搭建了可视化的再生式射流雾化实验平台,用高速摄像拍摄冷态下再生喷射过程的射流形态,观测了射流的雾化规律,为射流雾化机理研究提供了参考。在实验基础上,基于FLUENT流体仿真软件利用VOF模型对射流雾化的两相流问题进行了模拟。仿真结果表明,环形射流出喷口后逐渐向轴线聚并,环形射流湍流卷吸效应导致的负压区是其聚并的根本原因,压强是影响射流雾化质量的重要因素,压强越高,卷吸效应越明显,雾化质量越好。     

再生式液体药火炮中受限射流雾化性能的研究

再生式液体发射药火炮中液体药射流雾化性能是影响弹道性能稳定性的主要因素之一。本提出一种观测射流雾化形态的实验方法和相应的测试系统。利用所研制的测试系统，研究了受限空间中高速惰性液体和含能液体射流的扩展结构，环境反压，喷嘴形状和尺寸等各种参量对射流雾化形态的影响，分析了泰勒雾化理论和湍射流扩射理论对于ＲＬＰＧ的适用范围，在观测射流雾化性能的基础上，提出了进一步测定射流雾化规律的方法。     

液体工质喷雾特性的测量与分析

借助粒子动态分析仪PDA系统,开展了HAN基液体推进剂模拟工质喷雾特性的试验研究,分别观测了单孔圆柱形射流和双孔对撞射流在大气中的雾化特性,研究了喷射压力、喷孔直径及喷射模式对雾化性能的影响,定量测试了喷雾场轴向、径向雾化液滴的索特平均直径D_(32)和液滴速度v.结果表明,对撞射流与单股圆柱形射流相比,在喷雾场中下游空间里雾化液滴均匀度较高,液滴D_(32)和速度v易达到稳定.     

横向射流研究现状综述

横向射流中涡环在形成、卷吸、掺混等过程中对实际工程应用有着非常大的影响,对超燃发动机的燃油雾化、气膜冷却等工程应用方面有着非常重要的指导意义.主要从横向射流流场中涡环结构和横向射流在工程中的应用两个方面进行了回顾和综述,介绍了横向射流流场涡环的发展规律、空间流场结构以及几个主要参数对横向射流涡环的影响规律,阐述了横向射流在燃油雾化、气膜冷却等方面的应用情况.     

柴油机附壁卷流燃烧系统燃油喷雾混合的研究

柴油机附壁卷流燃烧系统是一种新型的直喷式燃烧系统。为了认识该系统燃油喷雾混合机理,利用自行研制的模型试验装置,通过高速摄影等手段获取了足够的试验资料。在此基础上,本文提出了附卷系统燃油喷雾混合的四个阶段和基本特点,揭示出燃油射流在燃烧室纵截面内的空间分布、射流射程和最大速度的变化、燃油射流不同截面上的速度分布和燃油分布均匀性等方面的规律,提出了必要的经验公式,并进行了分析和讨论;对附壁和卷流形成的特点、原因和主要影响因素也做了初步分析。最后运用附卷混合机理对具有附卷系统的单缸机试验结果进行了初步讨论。     

凝胶推进剂射流撞击雾化研究进展

凝胶推进剂是一种兼具传统液体/固体推进剂优点、具有良好发展前景的新型火箭推进剂,雾化问题是凝胶推进技术的关键问题之一,射流撞击雾化是凝胶推进剂的主要雾化形式。从实验、理论及数值模拟三个方面对凝胶推进剂射流撞击雾化问题发展现状进行了概述。分析表明:雾化实验可以定性分析流变特性及喷注参数等因素对雾化效果的影响,雾化理论对液膜形状及破碎特性的预测值与实验还存在一定误差,雾化数值模拟可以获得射流撞击雾化的典型变化过程。总体上看,凝胶推进剂雾化机理还未能完全揭示,未来工作有:建立凝胶推进剂雾化特性的定量表征方法、基于非牛顿本构关系和撞击式雾化发展新的雾化理论、根据雾化问题的特点改进现有数值计算方法等。     

再生式液体发射药火炮中雾化燃烧过程的模拟

再生式液体发射药火炮（ＲＬＰＧ）内弹道过程最为棘手的问题是对液体（ＬＰ）射流从贮液室喷注到燃烧室，射流破碎形成具有一定尺寸分布的液雾及液滴燃烧这一复杂过程如何进行数学描述。为此提出了一个再生式液体发射药火炮的内弹道改进模型，模型中考虑了膛内气流运动的拉格朗日问题。为此基础上，模拟了液体药雾化燃烧过程。对提出的几种雾化燃烧模型进行了比较，同时与Ｃｏｆｆｅｅ编码计算结果也进行了比较。     

新型外混式气动喷嘴的雾化性能

气动喷嘴是一种广泛应用于液体燃料燃烧室的燃油雾化装置,具有雾化效果好、供油系统简单等优点.设计了一种新型外混式气动喷嘴,对其雾化性能进行了实验研究.实验研究主要分析空气压力、液体压力及测量位置不同时,新型外混式气动喷嘴喷雾的SMD、平均轴向速度、平均径向速度、液滴通量等特性参数沿喷嘴径向的分布情况.试验结果表明,所设计的喷嘴具有良好的雾化效果.     

超音速气流中煤油蒸发与掺混特性研究

数值模拟了超燃冲压发动机模型燃烧室中煤油在空气中的蒸发与掺混特性,分别计算了煤油温度、煤油液滴直径、雾化角等射流参数的影响;结果表明：煤油温度越高,雾化颗粒直径越小,则颗粒蒸发成气相所需的时间越短,相应的浓度就越高,雾化角的变化对蒸发和掺混的效果不明显;模拟结果对超燃冲压发动机煤油雾化和掺混设计具有一定的指导意义.     

RLPG拟射流破碎雾化特性实验与数值模拟

利用一种高速液体喷射装置,采用阴影和脉冲X射线成像技术,研究高压环境中高速液体射流的破碎雾化特性。建立了喷雾的颗粒轨道模型,进行了数值模拟计算,得到了喷雾的空间分布和气相流场的速度分布。在模型中,气相流场在欧拉坐标系中接单元控制体将方程积分,构造差分方程;液滴在拉格朗日坐标系中考虑其动量、质量的变化。     

含碳颗粒的凝胶推进剂雾化特性实验研究

固体含能颗粒对提高凝胶推进剂的能量特性具有重要作用,是凝胶推进剂的重要组成部分。雾化问题是凝胶推进技术的关键问题之一,为了研究添加固体含能颗粒对凝胶推进剂雾化的影响,选择碳颗粒作为固体添加剂,开展了含碳颗粒凝胶推进剂雾化的实验研究。制备了3种不同含碳颗粒凝胶推进剂模拟液,并对它们的流变和触变特性进行了测量;分析了不同射流速度、不同撞击角度下的雾化场特点和形成机理,以及撞击速度对雾化模式,撞击角度对雾化场基本形状,碳颗粒质量分数、平均粒径等因素对模拟液流变特性和雾化效果的影响;提出了一种基于尺度不变特征变换关键点匹配的雾化场速度计算方法,定量分析了含碳颗粒凝胶推进剂的雾化场速度;以雾化场速度分析为基础提出了一种新的液膜厚度估算方法。研究结果表明：雾化效果随着射流速度和撞击角度的增大而显著改善;碳颗粒的添加对雾化效果有着重要影响,雾化效果随着碳颗粒质量分数的增大而降低,适当增大碳颗粒的粒径可以改善雾化效果;雾化场平均速度与射流速度的比值v_a/v_j可以用于表征雾化效果,v_a/v_j越小,能量转换效率越高,雾化效果越好。     

分流式气动阀流阻及雾化特性研究

为研究一种新型气动阀—分流式气动阀的工作性能,文中在对该新型气动阀的工作机理进行分析的基础上,利用二维数值模拟方法研究了该气动阀的流阻和雾化特性,并将计算结果与钝体式气动阀进行对比。研究结果表明:相同条件下,分流式气动阀较钝体式气动阀的流阻特性要好,前者的效率大约是后者的1.84倍,此外,采用分流式气动阀的燃油雾化效果要明显优于钝体式气动阀。故可以得出以下结论:分流式气动阀的工作性能优于钝体式气动阀。     

回流燃烧室燃油雾化分析

为了研究弹用涡喷发动机燃烧室的雾化特性,采用Fluent软件对回流燃烧室进行热态数值模拟,用SIMPLE算法结合k-ε的湍流模型,燃烧模型使用涡耗散模型来分析和计算化学反应速度,得到了燃烧室内的燃油分布,燃油的雾化特性,燃油分布基本均匀,喷嘴雾化锥角偏大的结论。     

喷嘴结构对含能液体雾化性能的影响

针对含能液体的特点，用不稳定波理论，建立了射流破碎的简化模型，模型中考虑了射流初始破碎、液滴之间的碰撞聚合和破碎。经过数值计算，得到了不同喷嘴结构条件下，HY911射流雾化液滴的Sauter平均直径分布并与实验结果进行了分析比较。     

大气环境中双股自击式喷嘴雾化液滴的运动特性

为了研究大气环境中双股自击式喷嘴雾化液滴的运动特性,设计了双股自击式射流喷雾实验装置,运用多普勒相位粒子动态分析仪(PDPA),观测了喷嘴压降对于雾化液滴运动特性的影响,着重分析了液滴轴向速度和径向速度的分布。结果表明:随着测量截面与喷嘴间的距离由25mm增到100mm,液滴平均直径(D30)变大:当喷嘴压降为2.2MPa,D30由44.26 m增大到61.26 m,当喷嘴压降为2.6MPa,D30由42.88 m增大到55.49 m;距离喷嘴越远,液滴轴向速度和径向速度越小;测量点距离中心轴越远,液滴轴向速度越小,径向速度脉动越大;喷嘴压降增大,液滴平均直径减小,液滴轴向速度分布均匀性变好,径向速度分布均匀性变差。     

含碳颗粒凝胶推进剂模拟液雾化研究（英）

制备了含质量分数5%平均粒径5 μm的碳颗粒的凝胶推进剂模拟液并研究了其雾化特性。测量了模拟液的流变特性,在射流速度10~22 m·s^-1、撞击角60°~90°、喷嘴直径0.5~1.5 mm及喷嘴长径比3.5~8条件下进行了雾化实验,利用线性稳定理论研究了其液膜破碎特性。结果表明,碳颗粒的添加导致凝胶模拟液的稠度系数增大、流动指数减小;在本文实验范围内,模拟液只能雾化形成液丝及大尺寸液滴,雾化效果随着射流速度、撞击角度的增加而改善,喷嘴长径比及喷嘴直径变化对雾化模式的影响很小;理论预测的液膜破碎长度与实验值之间存在14.9%~24%的误差,但线性稳定理论预测的液膜破碎长度变化趋势与实验吻合良好。     

某空气雾化旋流喷嘴在受限空间内雾化特性的实验研究

为了研究某空气雾化旋流喷嘴在受限空间内的雾化特性,采用多普勒相位粒子动态分析仪测量了雾化场中液滴的粒径和轴向速度,并将大气环境中和受限空间内的雾化参数进行了对比分析。结果表明：雾化液滴的索特平均直径由气体和液体喷射压力共同决定;随着距喷嘴轴向距离的增大,液滴索特平均直径呈现先减小后增大的变化趋势,液滴轴向速度逐渐减小;当液体喷射压力一定时,气体喷射压力增大,液滴索特平均直径变小,液滴轴向速度变大;当气体喷射压力一定时,液体喷射压力增大,液滴索特平均直径增大,但液滴轴向速度变化较小。     

HAN基液滴在富含水蒸汽环境中着火、燃烧特性研究

本文采用挂滴装置和高速摄影系统研究了HAN基液体发射药LP1846单滴在富含水蒸汽高温环境中着火、燃烧的特性.给出了液滴从受热到燃尽全过程的时间序列照片,定量测试液滴着火、燃烧的特征参数,并分析了环境条件对特征参数的影响.探讨了液滴的微爆机理.建立了液滴着火的简化工程计算模型,计算值与实测值吻合较好.研究结果对分析再生式液体发射药火炮内弹道过程有参考价值.     

HAN基液滴在富含水蒸气环境中着火、燃烧特性研究

本文采用挂滴装置和高速摄影系统研究了HAN基液体发射药LP1846单滴在富含水蒸气高温环境中着火、燃烧的特性。给出了液滴从受热到燃尽全过程的时间序列照片，定量测试液滴着火、燃烧的特征参数，并分析了环境条件对特征参数的影响。探讨了液滴的微爆机理。建立了液滴着火的简化工程计算模型，计算值与实测值吻合较好。研究结果对分析再生式液体发射药火炮内弹道过程有参考价值。