【射流雾化的研究现状的文献综述2200字】

射流雾化的研究现状的文献综述1.1实验研究再生式液体发射药火炮的内弹道循环中，液体发射药的射流破碎和雾化为液滴的尺寸及其分布，对膛内燃烧过程和燃气生成规律有着显著的影响，从而影响到RLPG的内弹道性能。因此，射流雾化规律的研究是内弹道循环中的一个尤为重要的环节。通过实验手段研究射流形态及其破碎、雾化过程，观察其中某些现象，以期在应用中得到某些经验关系式，这对于内弹道循环稳定性的控制十分重要的。80世纪中期以来，许多国外学者就已经开展了对射流雾化特性的实验研究。主要探究喷嘴结构、喷射压力、液体工质对射流雾化性能的影响。LiuZ.[9]等人利用超高倍率、短曝光摄影等手段，利用可视化手段研究之前所称的带状破碎、剪切边界层剥离破碎和“灾难性”破碎三种跌落破碎机制。SoniSurendraKumar[10]等人用高速摄影拍摄记录了涡流近场发育区液体喷射断裂时的不稳定动态现象，同时通过相多普勒粒子分析仪测量液滴大小和三个方向的速度，从而量化了涡流对于射流雾化特性的影响，得出了涡流可增加湍流强度，从而缩短射流破碎长度、提升空气和液体燃料混合率和燃烧稳定性的结论。DaskiranCosan[11]等人用石油作为液体工质进行了静态喷射实验和大型涡流模拟（LES），对两相交界处的剪切力和表面张力进行了量化，发现在凝聚液滴的接触区域附近，剪切应力增加了两倍以上。同样的，不论是出于对液体燃料雾化特性研究，或者是对其他气液掺混的工业雾化喷嘴研究等等，国内学者也对如何提升射流雾化质量这一问题展开了大量的试验研究。高永强[12]针对燃油喷嘴构建可视化试验平台，采取高速摄影技术揭示了燃油喷嘴喷射燃油的动态过程，显微观测到了燃油在透明喷嘴内部的空化雾化过程，结合数值模拟揭示了射流的蘑菇头分裂出液丝的雾化机理，所获得的试验图像如图1.4。图1.4燃油射流动态过程张海滨[13]等人采用高速摄影技术，观察了气体掺混下稳定环形射流的破碎及雾化过程，如图1.5，研究发现，气体混合下的环形射流能够实现稳定雾化，观察发现射流破碎的三个阶段：爆式破碎、分段式破碎和环膜破碎，通过统计数值表明爆式破碎射流破碎效果最好。图1.5气体掺混的环状射流发展刘俊[14]采用激光全息摄影法观察并研究了HY911喷雾场液滴尺寸分布基本规律，发现随着液体喷射压力的提高，气相相对速度增大，气动力作用增强，液膜破碎成更细的液滴。刘焜[15]等人利用多普勒相位粒子动态分析仪(PDA)，观测了对撞射流在小尺度空间内的雾化情况，实验结果表明测量截面与喷嘴的距离越远，液滴平均直径越大，轴向速度越小。刘孝弟[16]设计了一种通过两股或多股射流对撞来改善雾化质量的喷嘴，得出射流撞击可以改善射流破碎质量的结论。1.2理论研究试验对于射流雾化的可视化虽然作为射流雾化机理研究的重要参照，但是因为射流雾化现象的瞬时性和微观性，往往实验研究仅仅能体现射流雾化破碎的宏观现象，射流的液滴破碎方式、射流内部细观结构等一些微观现象试验无法涉及，因此国内外学者针对射流雾化机理，提出了众多的仿真模型和仿真方法，并通过这些方法解释了射流破碎在微观结构层面上的更为细致的原理。MohamedS.Almanzalawy[17]等人建立了在高速流动空气中喷出液体射流的雾化喷嘴模型，发现射流核的长短和环形气流直径对喷雾特性尺寸有很大影响，提出半圆锥角的环形引流喷嘴对喷雾特性尺寸有很大影响。陈潜[18]使用VOF(VolumeofFluid)界面追踪方法和基于树形数据结构的自适应求解算法来研究液体射流在破碎过程中的阶段性变化以及外界扰动对于该变化的影响，同时研究了基于深度学习识别射流核的方法。数值仿真模拟结果表明：高速不可压缩的两相流在高速场环境和无扰动情况下，液体射流的头部、液丝和液滴随着射流时间的发展不断发生演变，首先射流头部呈现出蘑菇状外形，随后分裂出液丝，并慢慢出现鳞状波纹，然后破碎成大液滴，最后大液滴再破碎成为小液滴。在周期性的外部扰动下，射流表面会产生表面扰动，从而促进射流分裂，改善雾化质量。Ming-liangSun[19]等人采用LES法和VOF法研究了环形高能液体射流注入受限空间的一次破碎动力学机理。通过跟踪气涡的相速度和界面位置的演变，从而可视化了环状液体射流的聚并过程，再现了环形液体射流破碎的细观结构、表面波的发展、破碎和液体射流头部破碎等现象。孙明亮[20]等人通过建立喷嘴内部多相流模型和空化模型，对圆柱形射流与圆锥型射流进行了模拟仿真，仿真结果表明圆柱形和圆锥形喷嘴内部均发生空化流动现象，大于10MPa的喷射压力有利于形成稳定的空化流动。参考文献张玉荣,金志明,余永刚.高压下液体射流破碎雾化特性实验研究[J].航空动力学报,1999(04):409-412+454-455.程石,孙耀琪.液体发射药火炮及其发展趋势[J].国防技术基础,2008(04):51-55.刘宁,张相炎.高速环形射流破碎雾化特性及动态喷雾模拟[J].弹道学报,2008(01):11-14.张旭翔,樊文欣,王明丁.再生式液体发射药枪设计与弹道计算[J].弹道学报,1995(02):15-21.宋明,杨新民.考虑膛内面积变化的再生式液体发射药火炮内弹道拉格朗日问题[J].兵工学报,1993(04):28-33.胡卫国,肖岱宗,李玉峰.基于射流冲击雾化原理的喷头设计及性能试验分析[J].船海工程,2018,47(06):32-36.孙明亮,陆林,刘宁,张相炎.液体发射药迫击炮内弹道燃烧稳定性[J].兵工学报,2020,41(11):2145-2154.杨博伦,刘宁,孙明亮,张相炎.液体发射药迫击炮试验研究及数值模拟[J].火炮发射与控制学报,2020,41(03):73-77.Z.Liu,R.D.Reitz.Ananalysisofthedistortionandbreakupmechanismsofhighspeedliquiddrops[J].InternationalJournalofMultiphaseFlow,1997,23(4).SoniSurendraKumar,KolhePankajS..Liquidjetbreakupandsprayformationwithannularswirlair[J].InternationalJournalofMultiphaseFlow,2021,134.DaskiranCosan,XueXinzhi,CuiFangda,KatzJoseph,BoufadelMichelC..Largeeddysimulationandexperimentofshearbreakupinliquid-liquidjet:Formationofligamentsanddroplets[J].InternationalJournalofHeatandFluidFlow,2021,89.高永强,钟兵,陶莉莉,刘永辉,王希波,常静.燃油近嘴区初始射流破碎及影响因素试验研究[J].汽车工程,2020,42(01):94-99+107.张海滨,裴焕,张浩,白博峰.气液两相环状流射流液膜的破碎与雾化特性实验研究[J/OL].推进技术: