氣動扇形噴嘴霧化特性的實驗研究

池保華，仲偉聰，楊國華，洪 流

（西安航天動力研究所，陜西西安710100）

0 引言

噴嘴是液體燃料燃燒裝置中不可缺少的一個關鍵組成部分，在液體火箭發動機和航空發動機中都有廣泛應用。國內外對霧化方法進行了試驗與理論研究，發展了各種不同類型的噴嘴。目前普遍應用的噴嘴主要有機械式噴嘴、氣動噴嘴和旋轉式噴嘴等[1]。氣動噴嘴是采用空氣或蒸汽作霧化介質，利用氣液兩相的作用力將工質霧化，有高壓和低壓兩種類型。常見噴霧場形式有實心錐、空心錐和扇形等，噴霧場的霧化粒徑分布、流強的空間分布、霧化角度和噴射速度等直接影響燃燒效率、穩定性和熱防護，研究其霧化特性對燃燒裝置的設計有重要指導意義[2-3]。

本文根據常用氣動噴嘴的設計基礎，結合扇形噴霧場的形成方法，設計加工了5種扇形噴嘴，研究了氣液比、臨界面積、噴口面積對扇形噴霧場流量系數和霧化粒徑分布的影響，并定性給出了噴嘴結構對霧化特性的影響規律。

1 噴嘴設計

以氣動霧化理論為基礎，設計加工了5種噴嘴，噴嘴參數見表1，結構見圖1。水和壓縮空氣分別從液體通道和氣體通道進入，液體通道位于噴嘴中心位置，4路氣體通道呈中心對稱分布，液體通道和氣體通道夾角為45°。水和壓縮空氣相撞后，進入混合室相互沖擊混合，并發生強烈的動量交換和能量交換，形成均勻的氣液混合物，最后從噴口噴出，完成霧化。

噴嘴的結構參數主要包括：液孔直徑d1、氣孔直徑d2，臨界面積Acr，噴口面積Ae?！?br>