外混式喷嘴雾化特性计算机模拟及实验验证

王萍萍，沈 凯，张振东

（上海理工大学 机械工程学院，上海 200093）

0 引言

喷雾是将液体通过喷嘴喷射到气体介质中，使之分散并碎裂成小颗粒的过程［1-2］。由于液体相对于空气或气体的高速运动，液体会雾化成各种尺寸范围的细小颗粒。空气雾化喷嘴为喷嘴的一种，其在化工行业中的雾化降温冷却及粉末干燥脱硫等领域均有广泛应用，并创造了显著的社会效益与经济效益［3］。空气雾化喷嘴的特性很大程度上决定了喷雾锥角的幅度和液滴索特平均直径（Sauter Mean Diameter，SMD）的大小，而喷雾锥角和SMD 是雾化特性的重要指标，因此对空气雾化喷嘴的研究有着重要意义。

国内外学者对空气雾化喷嘴也进行了大量研究，并取得系列成果。文献［4］采用Eulerian-Lagrangian 耦合模型，对内混式空气雾化喷嘴性能进行了数值模拟，得出当气液质量流量比为23%时，距离喷嘴出口20mm 处液滴基本被气流束缚在扇形平面方向上±20mm 的范围内，液滴浓度和速度分布呈“双峰型”分布；文献［5］研究了不同的几何参数，如长径比等对于压力旋流雾化喷嘴的喷雾锥角以及SMD 的影响，在0.8MPa 和1.2MPa 的注射压力下，喷雾锥角随着长径比的增加而不断减小，但对于SMD 而言，长径比的最佳值为3.75；文献［6］通过实验研究了广角内混式空气雾化喷嘴雾滴场的雾化特性，结果表明在宏观雾化特性方面，供水压力和供气压力变化分别对喷嘴的雾化角和射程占主导作用；在细观雾化特性方面，沿轴线方向随着距离增大雾滴粒径不断增大，沿径向方向随着距离喷嘴轴线增大雾滴粒径不断增大；……