噴嘴知識(shí)
液態(tài)工質(zhì)噴射霧化機(jī)理的研究
更新時(shí)間 2025-05-09
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如果要對(duì)各種噴嘴的霧化機(jī)理作出嚴(yán)格、準(zhǔn)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(xì)節(jié)和機(jī)理了解很不深人和統(tǒng)一。迄今為止,已經(jīng)提出了多種關(guān)于霧化機(jī)理的解釋,但其中沒有一種能完全令人信服并經(jīng)受實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。下面列舉早在20世紀(jì)30年代以來幾種霧化機(jī)理學(xué)說,并作簡(jiǎn)要介紹
1)空氣動(dòng)力干擾說認(rèn)為,由于射流與周圍氣體間的氣動(dòng)干擾作用,使射流表面產(chǎn)生不穩(wěn)定波動(dòng)。隨著速度增加,不穩(wěn)定波所作用的表面長(zhǎng)度越來越短,直至微米(um)量級(jí),射流即散布成霧狀。
2)壓力振蕩說是觀察到液體供給系統(tǒng)壓力振蕩對(duì)霧化過程有一定影響。由此根據(jù)一般噴射系統(tǒng)中普遍存在壓力振蕩,因此認(rèn)為它對(duì)霧化起重要作用。
3)湍流擾動(dòng)說認(rèn)為射流霧化過程發(fā)生在噴嘴內(nèi)部,而流體本身的湍流度可能起著重要作用。也有人認(rèn)為作為湍流管流運(yùn)動(dòng)的噴嘴內(nèi)流體的徑向分速會(huì)在噴嘴出口處立即引起擾動(dòng),從而產(chǎn)生霧化。
4)空氣擾動(dòng)說對(duì)湍流擾動(dòng)說持相反態(tài)度,認(rèn)為噴油系統(tǒng)內(nèi)穴蝕現(xiàn)象所產(chǎn)生的大振幅壓力擾動(dòng)是產(chǎn)生霧化的原因。
5)邊界條件突變說認(rèn)為噴嘴出口處,液體的邊界條件(內(nèi)應(yīng)力)發(fā)生突變;或者是層旒射流突出失去噴嘴壁面約束,使截面內(nèi)速度分布驟然改變而產(chǎn)生霧化。
上列五種霧化機(jī)理假說均有不足之處,甚至本身相互矛盾。恒定的、穩(wěn)定的、無內(nèi)穴的供油,層流射流均能產(chǎn)生霧化,對(duì)2)~5)種假說提出了質(zhì)疑。因此,大多學(xué)者對(duì)空氣動(dòng)力干擾說持支持態(tài)度,該種假說發(fā)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(dòng)力干擾說沒有很好解釋開始擾動(dòng)波產(chǎn)生的原因,擾動(dòng)波開始振幅大小也難以確定。因此啟發(fā)人們用多種學(xué)說對(duì)霧化過程進(jìn)行綜合性解釋。
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)燃油噴射霧化機(jī)理還在廣泛深人地迸行研究,主要從兩方面進(jìn)行:一是繼續(xù)深人理論探討,并利用數(shù)值計(jì)算技術(shù)建立多種假說模型進(jìn)行數(shù)值模化研究;另一方面則利用先進(jìn)的光電測(cè)試技術(shù)去捕獲霧化過程的細(xì)節(jié),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(gè)階段:
一是液體在噴嘴內(nèi)部流動(dòng)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(jìn)一步破碎階段。其中第二階
段是主要的,可用空氣動(dòng)力干擾說解釋。前面對(duì)壓力霧化噴嘴霧化機(jī)理的一般說明就是基于該假說,并對(duì)涉及到空氣動(dòng)力干擾的有關(guān)因素也已經(jīng)考慮。因此作為工程上理解和掌握霧化機(jī)理,以及設(shè)計(jì)霧化器(噴嘴)來說,目前還是足夠的。雨對(duì)于上述三個(gè)階段的深人的數(shù)值模化研究及試驗(yàn)研究也是必要的。人們`總是在不斷探索中推動(dòng)科技進(jìn)步,由必然王國(guó)進(jìn)人自由王國(guó)。在此還特別值得提出的是,燃油瞬態(tài)噴霧包括燃油噴注,油束擴(kuò)展,霧化,液滴破碎,
蒸發(fā),與空氣運(yùn)動(dòng)的交互作用和混合,以及可能出現(xiàn)的燃油碰壁等多個(gè)過程的綜合與疊加。
前面所說的五種假說僅是針對(duì)霧化的分過程。對(duì)上列各過程的研究固然是專家們研究的課題,在工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)關(guān)注和運(yùn)用其研究成果。目前,人們已經(jīng)對(duì)第二階段(液體離開噴口后)的霧化,以及后續(xù)的液滴蒸發(fā)和可能出現(xiàn)的碰拉破碎、碰壁等過程,已經(jīng)可以進(jìn)
行數(shù)值模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到?？梢灶A(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來,人們可以更深人認(rèn)識(shí)和掌握液體噴射的全過程,并運(yùn)用到數(shù)值計(jì)算和工程設(shè)計(jì)中去。
關(guān)鍵詞語：霧化機(jī)理
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