噴嘴知識
液態工質噴射霧化機理的研究
更新時間 2025-05-09
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如果要對各種噴嘴的霧化機理作出嚴格、準確的說明,在目前還是有困難的。僅以壓力霧化噴嘴為例,從噴嘴噴出的液體高速射流的霧化過程細節和機理了解很不深人和統一。迄今為止,已經提出了多種關于霧化機理的解釋,但其中沒有一種能完全令人信服并經受實驗的檢驗。下面列舉早在20世紀30年代以來幾種霧化機理學說,并作簡要介紹
1)空氣動力干擾說認為,由于射流與周圍氣體間的氣動干擾作用,使射流表面產生不穩定波動。隨著速度增加,不穩定波所作用的表面長度越來越短,直至微米(um)量級,射流即散布成霧狀。
2)壓力振蕩說是觀察到液體供給系統壓力振蕩對霧化過程有一定影響。由此根據一般噴射系統中普遍存在壓力振蕩,因此認為它對霧化起重要作用。
3)湍流擾動說認為射流霧化過程發生在噴嘴內部,而流體本身的湍流度可能起著重要作用。也有人認為作為湍流管流運動的噴嘴內流體的徑向分速會在噴嘴出口處立即引起擾動,從而產生霧化。
4)空氣擾動說對湍流擾動說持相反態度,認為噴油系統內穴蝕現象所產生的大振幅壓力擾動是產生霧化的原因。
5)邊界條件突變說認為噴嘴出口處,液體的邊界條件(內應力)發生突變;或者是層旒射流突出失去噴嘴壁面約束,使截面內速度分布驟然改變而產生霧化。
上列五種霧化機理假說均有不足之處,甚至本身相互矛盾。恒定的、穩定的、無內穴的供油,層流射流均能產生霧化,對2)~5)種假說提出了質疑。因此,大多學者對空氣動力干擾說持支持態度,該種假說發展得比較充分,較好地解釋了低速射流分裂破碎原因,以此推理到高速射流,可以作為霧化的基本原因。但是空氣動力干擾說沒有很好解釋開始擾動波產生的原因,擾動波開始振幅大小也難以確定。因此啟發人們用多種學說對霧化過程進行綜合性解釋。
目前國內外對燃油噴射霧化機理還在廣泛深人地迸行研究,主要從兩方面進行:一是繼續深人理論探討,并利用數值計算技術建立多種假說模型進行數值模化研究;另一方面則利用先進的光電測試技術去捕獲霧化過程的細節,以便為某種或綜合的假說提供支持。在理論研究方面,有人將噴射霧化過程分成三個階段:
一是液體在噴嘴內部流動階段:
二是液體噴出后由液柱分裂為霧滴的階段;
三是霧滴在氣體中進一步破碎階段。其中第二階
段是主要的,可用空氣動力干擾說解釋。前面對壓力霧化噴嘴霧化機理的一般說明就是基于該假說,并對涉及到空氣動力干擾的有關因素也已經考慮。因此作為工程上理解和掌握霧化機理,以及設計霧化器(噴嘴)來說,目前還是足夠的。雨對于上述三個階段的深人的數值模化研究及試驗研究也是必要的。人們`總是在不斷探索中推動科技進步,由必然王國進人自由王國。在此還特別值得提出的是,燃油瞬態噴霧包括燃油噴注,油束擴展,霧化,液滴破碎,
蒸發,與空氣運動的交互作用和混合,以及可能出現的燃油碰壁等多個過程的綜合與疊加。
前面所說的五種假說僅是針對霧化的分過程。對上列各過程的研究固然是專家們研究的課題,在工程設計和應用中應當關注和運用其研究成果。目前,人們已經對第二階段(液體離開噴口后)的霧化,以及后續的液滴蒸發和可能出現的碰拉破碎、碰壁等過程,已經可以進
行數值模擬計算和實驗觀測到。可以預計在不遠的將來,人們可以更深人認識和掌握液體噴射的全過程,并運用到數值計算和工程設計中去。
關鍵詞語：霧化機理
頁面主題：液態工質噴射霧化機理的研究
