基于PIV技术的喷雾场试验研究

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1、文章编号：２０９５－１２４８（２０１７）０４－００２７－０７基于ＰＩＶ技术的喷雾场试验研究申力鑫，王成军，张中飞，于雷，刘爱虢（沈阳航空航天大学航空航天工程学部（院），沈阳１１０１３６）摘要：以ＷＰ７燃油喷嘴为研究对象，利用非接触式激光测试技术粒子成像测速仪ＰＩＶ（ＰａｒｔｉｃｌｅＩｍ-ａｇｅＶｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）测量了双油路雾化喷嘴所形成的喷雾场，得到了不同油路不同压力下的喷雾场图像与速度矢量图。试验图像表明：雾化过程是一个从液膜到液滴，再二次雾化或者重新聚合的复杂过程；在一定压力范围内，喷雾锥角与供油压力的大小无关；不同的油路情况下，喷雾锥角也不相同，

2、且与喷嘴的结构特点有关。关键词：ＰＩＶ；双油路；压力雾化喷嘴；喷雾锥角；速度分布；液膜中图分类号：Ｖ２３１.２文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５－１２４８．２０１７．０４．００３ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｓｐｒａｙｆｉｅｌｄｂａｓｅｄｏｎＰＩＶｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳＨＥＮＬｉ-ｘｉｎ，ＷＡＮＧＣｈｅｎｇ-ｊｕｎ，ＺＨＡＮＧＺｈｏｎｇ-ｆｅｉ，ＹＵＬｅｉ，ＬＩＵＡｉ-ｇｕｏ（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１３６，Ｃｈ

3、ｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｏｒａＷＰ７ｆｕｅｌｎｏｚｚｌｅ，ｔｈｅｓｐｒａｙｆｉｅｌｄｃａｕｓｅｄｂｙａｄｕｐｌｅｘ-ｏｉｌｃｉｒｃｕｉｔｐｒｅｓｓｕｒｅａｔｏｍｉｚｉｎｇｎｏｚｚｌｅｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅＰａｒｔｉｃｌｅＩｍａｇｅＶｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ（ＰＩＶ），ａｎｏｎ-ｃｏｎｔａｃｔｌａｓｅｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｐｉｃ-ｔｕｒｅｓｏｆｓｐｒａｙｆｉｅｌｄａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｖｅｃｔｏｒｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｉｌｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｏｉｌｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅｔｅｓｔｉｍ-ａｇｅ

4、ｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎｉｓａｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｃｅｓｓｆｒｏｍｌｉｑｕｉｄｆｉｌｍｔｏｌｉｑｕｉｄｄｒｏｐｌｅｔｓ，ａｎｄｔｈｅｎｓｅｃｏｎｄａｒｙ-ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎｏｒｒｅ-ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｐｒａｙｃｏｎｅａｎｇｌｅｉｓｎｏｔｒｅｌａｔｅｄｔｏａｃｅｒｔａｉｎｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅｓｐｒａｙｃｏｎｅａｎ-ｇｌｅｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｕｓｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｉｌｃｉｒｃｕｉｔ，ｌａｒｇｅｌｙｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｎｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｙｏｆｎｏｚｚｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＩＶ；ｄｕｐｌｅｘ-ｏｉｌ

5、ｃｉｒｃｕｉｔ；ｐｒｅｓｓｕｒｅａｔｏｍｉｚｉｎｇｎｏｚｚｌｅ；ｓｐｒａｙｃｏｎｅａｎｇｌｅ；ｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｌｉｑｕｉｄｆｉｌｍ在航空发动机燃烧室中，燃油是在经过喷嘴率，降低污染排放，拓宽稳定燃烧范围，新燃烧概雾化之后，以液雾的形式进入的，喷嘴是航空发动念和新雾化技术不断地提出和发展，对于喷嘴雾机燃烧室的重要组成部件，喷嘴性能的好坏将对化性能的要求也越来越高。而喷嘴雾化性能的好燃烧室的燃烧过程有着重要的影响，将直接影响坏是根据燃烧室的工作要求来提出指标的，主要发动机的点火速度、启动速度和稳定性、温度分布包括液滴尺寸分布、雾化细度、

6、雾化均匀度和喷雾以及排气污染等各个方面的性能［１－４］，因此，液雾锥角等。的特性也决定了燃烧的质量。为了提高燃烧效喷雾研究一直是国内外航空发动机研究领域收稿日期：２０１７－０５－２６基金项目：国家自然科学基金（项目编号：５１４７６１０６）；辽宁省自然科学基金（项目编号：２０１５０２０６３９）作者简介：申力鑫（１９８９－），男，河南安阳人，硕士研究生，主要研究方向：航空发动机燃烧技术，Ｅ-ｍａｉｌ：３６５２６２０８２＠ｑｑ.ｃｏｍ；王成军（１９６７－），男，辽宁沈阳人，副教授，博士，主要研究方向：航空发动机燃烧技术，Ｅ-ｍａｉｌ：ｗａｎｇｃｈｅｎｇｊｕｎ２２＠

7、ｓｉｎａ.ｃｏｍ。２８沈阳航空航天大学学报第３４卷中重要的一个方面，早期对喷嘴喷雾场的测量主行，喷射介质为ＲＰ－２航空煤油，其动力粘性系－·１－１要有阴影法、纹影法以及沉降法、冻结法和接触数μ＝０.００１１５９Ｎ·ｍｓ，表面张力系数σ＝法［５－６］，随着对雾化机理了解的进一步加深，这些０.０２５３Ｎ·ｍ－１，密度ρ＝７７８ｋｇ·ｍ－３。方法已经无法满足研究的需要。到２０世纪７０年代，光学测量技术开始逐渐应用在喷雾场测量上，发展到现在，激光测试技术在喷雾场测量上的应用已经很成熟，包括ＰＩＶ（ＰａｒｔｉｃｌｅＩｍａｇｅＶｅｌｏｃｉｍ-［７］ｅｔｒｙ）、ＬＤＶ（Ｌ

8、ａｓｅｒＤｏｐｐｌｅｒＶｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）、ＰＤ