杨 帆，叶桃红

(中国科学技术大学 热科学和能源工程系，安徽 合肥 230001)

横向射流雾化系统是传统燃气轮机燃烧装置的重要组成部分，在航空、航天、舰船、农业等方面具有广泛应用。一次雾化的机理研究起源于圆管射流雾化研究，Reitz[1]基于小扰动假设，提出了一次雾化和界面不稳定相关，并且最大增长速率的表面波决定了液滴的生成。但是这一理论仅适用于低速射流。在高速射流方面，Wu和Faeth[2]通过研究直射式喷嘴入注静止空气的雾化现象，提出了湍流诱导一次雾化机理，即湍流涡旋提供的能量与气动压降的能量之和大于生成的液滴所需要的表面能时，液滴将生成。Wu和Faeth 提出当液气密度比大于500时，空气动力学效应将被抑制，湍流成为驱动液滴形成的唯一机制。当密度比小于500，空气动力和湍流都是一次雾化的重要驱动力。Sallam[3]在横向射流实验中也发现了类似的现象，管内流动为湍流的横向射流的雾化同时受到湍流和空气动力学因素的影响。Arienti[4]在混合欧拉-拉格朗日框架下，采用VOF方法描述连续的液核与气相，采取拉格朗日粒子追踪一次雾化生成的液滴，结合湍流是液滴生成的重要驱动力，研究了常温常压下液气密度比为612和773的燃料的一次雾化，研究获得的液滴直径和液滴速度与实验结果基本吻合。在现代燃气轮机中，为了在短时间内实现高效的混合与燃烧，通常空气经过进气口压缩机压缩为高压空气喷注到燃烧室内[5]，此时液体燃料和横流气体之间的密度比要比常温常压下的密度比低，此时一次雾化不仅受到湍流的影响还受到空气动力学影响。……