脉冲爆震发动机燃料空气辅助雾化机理的研究

燃料的雾化、与空气的混合是提高脉冲爆震发动机燃料燃烧爆轰效率的前提。文中利用两相流VOF方法研究了燃料喷雾初始时刻液膜的运动及破碎过程,讨论了空气速度、气液比对液膜破碎的影响,揭示了爆震发动机中燃料空气辅助雾化的机理。结果显示,对于来流速度30 m/s、燃料喷射速度23 m/s的条件,喷雾初期燃料射流在锥形壁面上呈现连续的液膜。该液膜在喷嘴内部涡结构及燃料表面张力的影响下,在距离中心锥顶点7 cm位置处液膜开始破碎,破碎后燃料液滴的粒径与破碎时液膜的厚度满足d_D∝t~(1/3)关系。同时,针对可爆混气形成的二次雾化过程,基于大涡模拟(LES)方法,讨论流场涡和燃料颗粒运动的耦合作用。分析受到涡扩散及惯性力的作用,不同St数颗粒在流场中的分布情况。在气液相互作用中,液滴不断破碎。当初始气液比从0.5增大到3时,爆震室流场距离喷嘴出口26.88 mm位置处燃料颗粒平均粒径减小了约45%。