射流的破碎机理的研究既是一个传统的流体力学问题,又是一个具有较高理论研究价值和工程应用背景的课题。但是至今为止,对液体射流的破碎机理并没有完全搞清楚。本文着重对未加扰动的射流和加扰动的射流进行了理论和实验研究。本文结合流体力学的基本方程,分别推导了Rayleigh无黏圆柱射流和Weber无黏圆柱射流的色散方程,得到了最大扰动增长率和最佳扰动波长的表达式。设计并搭建了射流实验系统,包括射流驱动系统、激励系统、图像采集系统。其中激励系统以激振器为振动源,采用对喷嘴施加纵向振动的方法,研究了扰动频率和扰动振幅对射流破碎的影响。对自由射流的实验分析表明,在射流的破碎过程中主液滴与卫星液滴出现了三种相互作用的方式:卫星液滴与后方的主液滴聚合、卫星液滴与液滴不发生聚合、卫星液滴与后面主液滴碰撞后弹开,与前面的主液滴聚合。不同流速下射流表面波的形式不同。在低流速范围内,射流的破碎长度随着流速的增长会成线性增长的趋势,并且随着喷嘴内径的增大,增长的斜率随之增大,线性增长的流速范围随之减小。对加扰动射流的实验分析表明,与自由射流的破碎相比,加扰动的射流破碎具有周期性和重复性的特点。射流的破碎长度随着扰动振幅的增大而减小,随着扰动频率的增大先减小后增大,并且使得破碎长度最小的扰动频率与射流的最佳扰动频率相等。不同的扰动波长下液滴的形成模式不同,本文总结了三种模式:短波破碎模式(λ/d<5)、中波破碎模式(5.0<λ/d<11.1)、长波破碎模式(λ/d>11.1)。在适当的频率范围和速度范围内,射流破碎能够产生均匀液滴。随着喷嘴内径的减小能够产生均匀液滴的频率范围和速度范围增大。液体黏性的提高有助于在更广的流速范围和频率范围下获得均匀液滴。扰动频率一定的条件下,随着振幅的增大,能够产生均匀液滴的频率上限和频率下限均有所减小,但能够产生均匀液滴的频率范围几乎保持不变。