喷口状态对离心式喷嘴雾化影响研究.docx

    喷口状态对离心式喷嘴雾化影响研究    张鹏涛 崔薇摘要：在地面冷试状态下，雾化均匀性系数与雾化角度是衡量喷嘴雾化质量的重要指标以运某典型喷嘴为例，通过对比试验，研究了不同喷口形貌对雾化均匀性系数及喷雾角度的影响，并制定了对应的工艺控制措施，实现了对地面冷试状态下，喷嘴雾化的精准控制关键词：喷口状态 离心式喷嘴 雾化1、引言离心式喷嘴的结构如图1所示在离心式喷嘴中，液体经切向通道进入旋流室，在离心力的作用下，出口形成很薄的锥形液膜并破碎成液滴，离心式喷嘴由切向的进口、旋流室和轴向的出口三部分组成[1]雾化均匀性系数与雾化角度是衡量喷嘴雾化质量的重要指标雾化均匀性系数用以衡量喷雾在空间内分布的平均程度，测量方法是采用专用的仪器，将喷雾沿圆周方向36等分，同时收集每个扇区在一定时间内积累的试验介质的质量，最大质量与最小质量之比称为喷雾均匀性系数，该值越接近1，则证明喷雾在空间内分布越均匀雾化角度用以衡量喷雾在空间内分布范围，一般采用角度尺等测量如图2所示，在正常条件下，喷嘴喷雾后形成对称的锥形液膜，母线边界清晰，锥体稳定，在灯光下，锥体通透，而在地面冷试过程中，喷嘴喷雾存在束流、偏斜等缺陷，进而造成喷嘴喷雾均匀性差，此外同批次喷嘴喷雾角度也存在较大波动，影响了发动机运行的可靠性，研究表明，这些问题与喷嘴喷口状态存在极大关联。

2、喷口状态对雾化均匀性系数影响分析如图3所示，在50倍显微镜下，对喷雾均匀性比较差的某典型喷嘴喷口进行观察，发现喷口中存在凹坑、突起等缺陷，这类缺陷会在喷雾出口扰流，进而形成束流、偏斜等喷去缺陷，使得喷雾在空间分布不均匀，进而造成雾化均匀性系数差为消除该类缺陷，对喷嘴喷口进行抛光，如图3所示，抛光后喷口存在约R0.05mm的倒圆，并将未抛光前突起、凹坑等缺陷予以消除如图4及表1所示，通过对比抛光前后喷雾状态及雾化均匀性系数变化可以看出，抛光消除喷口缺陷以后，喷嘴雾化中束流等缺陷大幅度减少，雾化均匀性系数出现了明显的下降3、喷口圆角对喷雾角度影响分析根据现场生产经验，喷嘴喷雾角度与喷口圆角存在相关关系，为此在不同压降下，对喷口圆角与喷雾锥角大小进行了试验研究，具体如表2所示小结：（1）同等压降下，喷口圆角在R0.5以下的氧化剂喷喷嘴，喷雾角度普遍比燃料喷嘴大约30°2）随着压降不断升高，各状态氧化剂喷嘴喷雾角度逐渐变大其中喷口圆角在R0.5以下的喷嘴，1.2MPa比0.5MPa下，喷雾角度增大约5°;喷口圆角R0.6喷嘴，喷雾角度增大了约9°3）喷口圆角R0.5以下各状态喷嘴在同等压降下，喷雾角度相差不大;喷口圆角R0.6的喷嘴与R0.5以下喷嘴，在同等压降下，喷雾角度相差约10°。

4、结论（1）增加喷口抛光可以有效消除喷口存在凹坑等缺陷，降低雾化均匀性系数2）在特定压力下，喷雾角度與喷口圆角密切相关，并随着圆角的增大，喷雾角度成减少的趋势Reference[1]朱宁昌.液体火箭发动机设计（上）[M].北京：宇航出版社，1994.  -全文完-。