范隆杰，吴 晗，岑春泽，李佳峰，刘福水



高韦伯数液滴撞壁诱导的中间射流破碎现象

范隆杰，吴 晗，岑春泽，李佳峰，刘福水

(北京理工大学机械与车辆学院，北京 100081)

针对内燃机缸内附壁油膜问题，模拟液滴撞壁过程，设计开发了气体驱动单液滴高速撞击热壁面试验系统．研究了液滴高速撞壁对二次雾化的影响，同时考虑壁面温度对撞击效果的影响．结果表明，目前液滴撞壁研究的韦伯数范围多是20～1000，而通过使用驱动气体(氮气)将小液滴加速至10.8m/s，从而产生碰壁韦伯数高达4057的液滴；液滴在韦伯数高达一定条件下发生射流破碎现象，热效应并不是唯一导致其产生的因素；随着韦伯数的增加，射流高度及产生的次级液滴数量也随之增加；随着壁面温度升高，发生中间射流现象时的韦伯数随之降低；在高韦伯数条件下，在远高于水的Leidenfrost临界温度时并没有明显的Leidenfrost现象产生．

液滴撞壁；壁面温度；高韦伯数；中间射流

在工业生产中可以广泛观察到液滴撞壁现象，如喷雾冷却、喷墨印刷、等离子喷涂、金属成型和内燃机燃油喷射[1-2]．对于缸内直喷发动机，燃油液滴极易碰撞并附着在汽缸壁和活塞上，形成附壁油膜，这被认为是导致超级爆震和颗粒排放的主要原因之一[3-5]．

如果能深入了解液滴撞壁的机理并控制其碰撞效果，则可能缓解柴油机冷启动烧蚀和汽油机超级爆震的问题．研究发现，特定高温条件下液滴撞击高温壁面后会在液滴和壁面……