如果要对各种喷嘴的雾化机理作出严格、准确的说明,在目前还是有困难的。仅以压力雾化喷嘴为例,从喷嘴喷出的液体高速射流的雾化过程细节和机理了解很不深人和统一。迄今为止,已经提出了多种关于雾化机理的解释,但其中没有一种能完全令人信服并经受实验的检验。下面列举早在20世纪30年代以来几种雾化机理学说,并作简要介绍
1)空气动力干扰说认为,由于射流与周围气体间的气动干扰作用,使射流表面产生不稳定波动。随着速度增加,不稳定波所作用的表面长度越来越短,直至微米(um)量级,射流即散布成雾状。
2)压力振荡说是观察到液体供给系统压力振荡对雾化过程有一定影响。由此根据一般喷射系统中普遍存在压力振荡,因此认为它对雾化起重要作用。
3)湍流扰动说认为射流雾化过程发生在喷嘴内部,而流体本身的湍流度可能起着重要作用。也有人认为作为湍流管流运动的喷嘴内流体的径向分速会在喷嘴出口处立即引起扰动,从而产生雾化。
4)空气扰动说对湍流扰动说持相反态度,认为喷油系统内穴蚀现象所产生的大振幅压力扰动是产生雾化的原因。
5)边界条件突变说认为喷嘴出口处,液体的边界条件(内应力)发生突变;或者是层旒射流突出失去喷嘴壁面约束,使截面内速度分布骤然改变而产生雾化。
上列五种雾化机理假说均有不足之处,甚至本身相互矛盾。恒定的、稳定的、无内穴的供油,层流射流均能产生雾化,对2)~5)种假说提出了质疑。因此,大多学者对空气动力干扰说持支持态度,该种假说发展得比较充分,较好地解释了低速射流分裂破碎原因,以此推理到高速射流,可以作为雾化的基本原因。但是空气动力干扰说没有很好解释开始扰动波产生的原因,扰动波开始振幅大小也难以确定。因此启发人们用多种学说对雾化过程进行综合性解释。
目前国内外对燃油喷射雾化机理还在广泛深人地迸行研究,主要从两方面进行:一是继续深人理论探讨,并利用数值计算技术建立多种假说模型进行数值模化研究;另一方面则利用先进的光电测试技术去捕获雾化过程的细节,以便为某种或综合的假说提供支持。在理论研究方面,有人将喷射雾化过程分成三个阶段:
一是液体在喷嘴内部流动阶段:
二是液体喷出后由液柱分裂为雾滴的阶段;
三是雾滴在气体中进一步破碎阶段。其中第二阶
段是主要的,可用空气动力干扰说解释。前面对压力雾化喷嘴雾化机理的一般说明就是基于该假说,并对涉及到空气动力干扰的有关因素也已经考虑。因此作为工程上理解和掌握雾化机理,以及设计雾化器(喷嘴)来说,目前还是足够的。雨对于上述三个阶段的深人的数值模化研究及试验研究也是必要的。人们`总是在不断探索中推动科技进步,由必然王国进人自由王国。在此还特别值得提出的是,燃油瞬态喷雾包括燃油喷注,油束扩展,雾化,液滴破碎,
蒸发,与空气运动的交互作用和混合,以及可能出现的燃油碰壁等多个过程的综合与叠加。
前面所说的五种假说仅是针对雾化的分过程。对上列各过程的研究固然是专家们研究的课题,在工程设计和应用中应当关注和运用其研究成果。目前,人们已经对第二阶段(液体离开喷口后)的雾化,以及后续的液滴蒸发和可能出现的碰拉破碎、碰壁等过程,已经可以进
行数值模拟计算和实验观测到。可以预计在不远的将来,人们可以更深人认识和掌握液体喷射的全过程,并运用到数值计算和工程设计中去。
