氣流式霧化噴嘴由於具有較高的霧化質量和燃燒穩定性被廣泛套用於內燃機、燃氣輪機、鍋爐等工業領域中。對於內混式氣流霧化噴嘴，其內部流動特徵直接決定了霧化性能。
同軸式噴嘴中氣液兩相同軸，此時，氣液兩相流即為同軸流。
基本介紹
- 中文名：同軸流
- 外文名：Coaxial flow
- 一級學科：航空航天
- 二級學科：流體力學
- 類型：飛行術語
- 套用：同軸氣流引射式噴嘴
同軸氣流引射式噴嘴,噴嘴端部液體卷吸,
同軸氣流引射式噴嘴
氣流式霧化噴嘴由於具有較高的霧化質量和燃燒穩定性被廣泛套用於內燃機、燃氣輪機、鍋爐等工業領域中。對於內混式氣流霧化噴嘴，其內部流動特徵直接決定了霧化性能。尤靖輝和張蒙正研究發現內混式兩相流噴嘴氣液壓力和流量存在相互影響。Yon試驗研究了同軸離心式氣體霧化噴嘴中液體鑽度對內流場液體流動形態的影響。Liu通過模擬得到了混合室長徑比、收縮角度等結構對內混式噴嘴內部氣液混合特性的影響。
鄭志偉等以小型燃燒器為背景，數值模擬研究一種新型同軸氣流引射式噴嘴內部流場分布，考察進氣壓力對噴嘴流動特性的影響規律，分析氣液流量的相互作用，為同軸氣流引射式噴嘴的設計套用提供參考。
相關結論如下：
（1）採用混合兩相流方法建立了同軸氣流引射式噴嘴流動計算模型，該模型與試驗結果呈現出較好的一致性。
（2）同軸氣流引射式噴嘴內部氣液兩相流動形態呈螺旋狀，且內外旋轉方向一致。噴嘴內部存在較大的徑向速度梯度和壓力梯度，這是實現對液體引射的關鍵。
（3）氣體壓力越大，氣體流量越大，液體流量先增大後減小。為保證液體的流量，進氣壓力需要控制在合理範圍內。
（4）氣體壓力越大，噴嘴出口液體體積分數越小，湍動能越大，有利於提高霧化質量。
噴嘴端部液體卷吸
田秀山對同軸雙通道氣液射流進行了數值模擬研究，所得數值結果與實驗結果吻合良好，在此基礎上對噴嘴端部液體卷吸過程的內在機理進行了深入分析，所得結論如下:
（1）由於中心通道後端負壓區的作用，射流氣流主體會向中心液柱偏斜，隨著射流氣速的增大，氣流慣性增大，偏斜幅度逐漸減小。氣液初始接觸點為流場中壓力最大值處，在該點處的液柱內部壓力也處於較大值。射流氣速增大後，液柱內高壓區逐漸向下游移動。
（2）當射流氣速增大時，氣流駐點逐漸向下游移動，氣液界面逐漸向氣體通道靠近，由此導致了噴嘴端部附近的氣流回流區逐漸變為狹長的帶狀。在氣流駐點上游，液柱外層流體具有負的速度，在該點下游，液柱外層液體具有正的速度。因此，從上游的負速度到下游的正速度，液柱外層液體的中間某一位置存在液體駐點。氣、液駐點的軸向距離隨著射流氣速的增大而減小。
（3）由於受到液柱內部流體和回流區氣流的作用，“液團”結構內會誘發出現回流運動。射流氣速的增大使得“液團”內回流速度增大，因此“液團”隨著氣速增大而向上游運動。“初始卷吸”的液體時均最大回流速度約為-u，而“完全卷吸”的液體時均最大回流速度約為-3u。
（4）氣液兩相之間的動量傳遞使得氣流動量減小而液體動量增加，氣速越大動量傳遞也越強，由此導致回流區氣流的最大負速度隨著射流氣速的增大呈下降趨勢。
（5）當瞬時氣流剪下較大時，會從“液團”表面拉出液絲結構並最終斷裂形成離散的液滴。隨著“液團”的發展，其後的剪下應力逐漸增強，而增強的剪下應力又增強了“液團”的不穩定性並使之破裂。在完全卷吸時，氣流回流區的剪下作用要明顯強於初始卷吸時，因此液體卷吸效率也將大於初始卷吸時的情況。
