Y型噴嘴穿透特性的實驗和模型研究

池保華，洪 流，楊國華，仲偉聰

（西安航天動力研究所，陜西西安710100）

0 引言

Y型噴嘴是一種多單元內(nèi)混式氣動噴嘴，具有出力大、氣耗低、調(diào)節(jié)比寬等優(yōu)點，在大型實驗臺架和工業(yè)燃燒設(shè)備上都有廣泛的應(yīng)用。氣動噴嘴在保證霧化細(xì)度的前提下，具有足夠的穿透深度，能夠保證氣液的充分混合，提高霧化摻混效率。對于火箭發(fā)動機(jī)和航空發(fā)動機(jī)來說，能夠保證推進(jìn)劑的良好霧化和快速蒸發(fā)，從而提高推進(jìn)劑的化學(xué)反應(yīng)速度，提高發(fā)動機(jī)的工作性能。目前，國內(nèi)外學(xué)者在這方面也開展了很多的研究。M.Y.Leong研究了射流在橫向氣流下的穿透深度，得到了環(huán)境壓力和復(fù)合動量對穿透深度影響的經(jīng)驗公式；Steven J.Beresh研究了超聲速射流在亞音速橫向氣流中的穿透特性，分析了射流速度對穿透距離和霧場粒徑的影響；劉靜研究了湍流度和附面層厚度對超聲速射流液霧穿透深度的影響。本文在Y型噴嘴的理論設(shè)計基礎(chǔ)上，通過調(diào)整噴口形狀和尺寸，得到了霧化好、高穿透距離的一種新型Y型噴嘴，定義了新型的無量綱復(fù)合動量，并提出了這類噴嘴設(shè)計的相關(guān)經(jīng)驗公式。

1 噴嘴設(shè)計

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖1為所設(shè)計噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖，水和壓縮空氣分別從液體通道和氣體通道進(jìn)入。液體通道位于噴嘴的中心位置，4個氣體通道呈中心對稱分布，液體通道和氣體通道呈45°夾角。水和壓縮空氣相撞后，進(jìn)入混合室相互沖擊混合，并發(fā)生強(qiáng)烈的動量交換和能量交換，最后經(jīng)過噴口噴出，完成霧化。……