燃烧室原理rss3喷嘴及燃油雾化

定义
2 a va d 0 We f
韦伯准则数
实验中发现：
8＜We＜10.7：液珠只发生变形而不破碎，
10.7＜We＜14：液珠开始破碎 We≥14：全部液珠破碎成细小的雾珠， We ，平均直径愈小
二、液珠的平均直径
1、按油珠直径求出的平均直径 d1 d i d1 N0 2、按油珠表面积求出的平均直径 d 2
dr 2 dr 2rdp 2r f u 或 dp f u r r
2
dr 2 dr 2rdp 2r f u 或 dp f u r r
2
uin Rs u r const.
积分得
p
1 u2 const. f 2
du dr r u
不计粘性时，流体的动量矩守恒，故有
m f u in Rs m f u r 或 u in Rs u r
轴向速度
由于空气核的存在，燃油在喷嘴出口处的实际流 通面积为一圆环形，其值为
F (r02 ra2 )
取轴向长度为1的环形微元 体，其质量为 dm 2rdr f 微元体旋转时产生离心力正好 与径向压力差相平衡，故有
离心喷嘴工作原理计算 (II)
切向速度和空气涡核
离心式喷嘴内理想流体的伯努利方程
1 1 1 2 2 2 p f u x f u pin f uin H 0 const. 2 2 2
根据连续方程，燃油在切向孔内的流动速度为
uin m f
n
2 rin f
2g

u2
2g
) H const
a const
存在空心涡
a
1
1

2
2g A
2
p f
f
1
轴向速度系数
m f f a Fc Fc 2 g f p f Fc 2 g f p f

称为流量系数

1 A2 1 2 1
第三章
喷嘴及燃油雾化
燃油的雾化机理
几种航空发动机中常用喷嘴结构、特性，
重点:离心喷嘴
§3-2
一、雾化机理
燃油雾化机理
1、一般现象描述
2、液珠破碎条件
表面张力＜气动力 表面张力 气动力
q
4 f
2 a va
d0
2
如果δ=q，则：
2 a va d 0 8 f
气动力 表面张力
P ( psi )
Nukiyama-Tanasawa:
dN adi2 exp bdin d (d i )
正态分布：
dR exp 2 y 2 dy




y ln(di / SMD) 为常数
§3-1 喷嘴
一、直射式喷嘴
来自百度文库1、结构
2、特点：简单、分布灵活，但雾化不理想 3、流量公式
d2
d i N0
2
3、按油珠体积求出的平均直径
d3
d3 3
d i3 N0
4、质量中间直径（MMD）作为平均直径 大于或小于这个直径的油珠的质量各占50% 5、索太尔（sauter）平均直径（SMD）ds
VS V
ss s
d ds d
3 i 2 i
三、液珠尺寸的分布
1、数量积分分布
最大流量原理
d 0 d
确定ε:
A
1
3
2
max

2
2
进一步可确定 m f

喷雾锥角公式： r↑，ωu↓，β↓ r ↓ ，ωu ↑ ，β↑
m 2arctg
8 (1 )
(1 1 )
m 只与ε或A有关，与Pf无关
m f 'Fc 2p f f

.
mf
.
m f p f
2
.
m f p f
p f
二、离心式喷嘴
1、离心喷嘴的结构和工作过程
2、离心式喷嘴的工作原理
三点假设
动量矩守衡：m f 1 R m f u r 1 R u r
伯努利方程：
p


f
(
2 a
1
A称为离心喷嘴的几何 特性参数，表示离心 喷嘴几何相似的准则

2
2H / f 2H / f 1
为轴向速度系数
1
流量和流量系数
m f u x r02 f r02 2H f r
2 0
2H f
为流量系数
A2 1 1 / 2 1
di d R＝63.2%
n M di R 1 exp 0.693 M0 d
di d

R＝50% d MMD
di n ndin 1 dR exp n d (d i ) d d
N / N0
2、重量积分分布 W /W0 3、液滴数量的微分分布 4、液滴重量的微分分布
dN N 0 d (d i ) dw dV （ ） w0 d (d i ) V0 d ( d i )
油珠群几种典型分布
Rosin-Rammler:
均匀指数
di n M R 1 exp M0 d
A2 1 1/ 2 1
A2 1 2 1
1 / 2
最大流量原理

0
A (1 ) / 2 / 2
3
2
/

2
雾化锥角
雾化锥角可根据轴向速度和切向速度的大小来确定
tg
tg

2
u / u x
u ,m / u x
m
2
rm (r0 ra ) / 2
tg
m
2

2 A 1 1

1 1 1
8

3、双油路离心式喷嘴
双油路单喷口喷嘴
双油路双喷口喷嘴
1 1 2 3 4 4
2
3
4、离心式回油喷嘴
集中大孔内回油 分散小孔内回油
外回油
§3-1 喷油嘴
5、气动喷嘴
油
1 2 3
1 2 3
4
射流式 预膜式 复合式 双旋流器式
4
§3-1 喷油嘴
6、蒸发管式喷嘴
特点
§3-1 喷油嘴
7、Y型气动喷嘴
§3-1 喷油嘴
8、甩油盘式喷嘴
§3-1 喷油嘴
9、超声波喷嘴
§3-2 燃油雾化机理-影响雾化的因素
1 燃油及空气参数
a 供油压力和液体射流与空气的相对速度 b 空气压力 c 表面张力和粘性
1 1 2 2 f u a f u x H 0 p H 柏努利方程： 2 2 Rs 动量矩守恒： u a uin r a u x r02 连续方程： uin 2 nrin
u a
ux A
2
Rs r0 ux 2 ux A nrin 1 1
2 离心喷嘴参数
表现在几何特征参数： A
R
A
rin
uin Rs uin uin Rs
Rs rc 2 nrin
ux m f
U
空心涡加大 油膜薄

lc rc
摩擦损失
雾化好
um

3、目前测量粒径的方法
（1）接触式
印痕法、石蜡法等
（2）非接触式
激光散射技术
马尔纹粒度仪 脉冲激光全息技术
dp f u du
u x const.
（与r无关）
以“空穴率”表示喷孔内空气核的大小，用ε 表 示 r02 ra2 ra2 ra r0 1 1 2 2 r0 r0 据连续方程
2 nrin u x 2 uin r0
取进口与燃油和空气核的交界面列如下方程：