1、离心喷嘴的结构和工作过程

dr 2rdp 2r f u r
2
dr 或 dp f u r
2
dr 2rdp 2r f u r
2
dr 或 dp f u r
2
du dr uin Rs u r const. r u
积分得
dp f u du
1 2 u const. f 2
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
u a
ux A
2
Rs r0 ux 2 ux A nrin 1 1
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
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
2 0
2H f
为流量系数
A2 1 1 / 2 1
A2 1 1/ 2 1
A2 1 2 1
1 / 2
最大流量原理
0
A (1 ) / 2 / 2
3
2
/
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
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
f 2 in
不计粘性时，流体的动量矩守恒，故有
m f uin Rs m f u r 或 uin 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 u in 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 r
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
d i d2 N0
2
3、按油珠体积求出的平均直径
d3
d i3 d3 3 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
3Байду номын сангаасi 2 i
三、液珠尺寸的分布
1、数量积分分布
p
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 2 2 2
r0 ra ra 1 2 2 r0 r0
据连续方程
ra r0 1
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：
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
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
1、结构
2、特点：简单、分布灵活，但雾化不理想 3、流量公式
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
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
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