刘海丽，彭宣化，邢玉明，陈艺文

(1.北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191；2.中国燃气涡轮研究院，四川江油621703)

1 引言

冰风洞结冰试验的关键在于喷雾系统设计。喷雾系统主要用来产生云雾水滴，控制水滴直径、液态水含量和云雾均匀区范围。其中，喷嘴是产生雾化水滴的基本单元，直接影响结冰试验效果。液滴平均体积直径(MVD)是影响结冰特性的主要参数，有研究者认为，MVD可简单有效地表征无冻雨云层中各尺寸液滴的撞击、收集特性[1]。由于喷嘴特性在一定程度上决定了云雾的液滴尺寸分布，MVD与分布又直接影响结冰的冰形、种类、质量等，因此对喷嘴地面试验的粒径研究有着重要意义。本文利用自行设计的空气助力式气动雾化喷嘴，对其雾化特性进行了实验研究，分析了喷嘴入口水压、气压等因素对液滴MVD的影响，并利用Fluent软件对喷雾外流场进行了三维数值仿真，对仿真结果与实验结果进行了对比。

2 地面喷雾实验

2.1 实验装置

喷雾实验的实验装置由雾化装置、气路系统、水路系统和测量系统等构成，如图1所示。喷雾实验装置的关键部分为自行设计的空气助力式气动雾化喷嘴，其结构示意及实物如图2所示。喷嘴主要尺寸为：混合室气体入口直径6×φ1mm，液体入口直径1×φ1mm，混合室长44 mm，直径12 mm，喷口直径8×φ1mm。其工作原理为，高压空气、水分别由不同通道进入喷嘴混合室，在混合室经湍流扩散充分混合形成气液混合物，再由喷口高速喷出，实现高效雾化功能。……