将具有红外消光特性的纳米颗粒分散到醇类液体中,再通过雾化的方法形成气溶胶,达到干扰红外探测的效果,以此降低发烟装备体积重量,是发烟装备的发展方向。为揭示纳米流体雾化分散形成气溶胶机制,本文通过搭建喷雾可视化实验平台,结合数字图像分析,重点讨论添加TiO2纳米颗粒对丙二醇水溶液射流断裂距离分布及雾化特性的影响规律,进而为液态干扰材料雾化分散粒度控制和应用提供基础数据。首先,采用两步法制备TiO2醇基纳米流体,通过Nanolink SZ900纳米粒度仪分析了纳米流体的分散稳定性,并利用旋转粘度计、OCA25接触角测量仪、原子力显微镜分别对纳米流体的流变特性、表面张力、纳米颗粒在溶液中的分散状态进行表征。测试结果表明,TiO2-丙二醇纳米流体和TiO2-丙二醇水纳米流体的粘度均随着颗粒浓度的增加而增加,而表面张力对纳米颗粒浓度的变化并不敏感。其次,基于圆柱射流高速阴影成像方法,定性分析了喷头长径比、纳米颗粒浓度、液体喷射压力对醇基纳米流体射流初始发展及稳定喷射时形态变化的影响;进而,通过编程对射流图像的灰度变化进行了统计处理和频谱分析,得到了射流扩张角和液柱断裂距离随着喷射压力、颗粒浓度的变化规律。实验结果显示,添加纳米二氧化钛对丙二醇水溶液圆柱射流的影响与超空化状态密切相关。在射流达到完全超空化之前,同样的喷射压力下,射流扩张角随着纳米颗粒浓度的增加而减小,而液柱平均断裂距离相应增大,这与纳米流体粘度增加引起的射流速度降低有关;而在完全超空化临界情况下,添加纳米颗粒对射流扩张角、断裂距离的影响不明显;继续增大喷射压力,射流扩张角随着纳米颗粒浓度的增加而增大,这与添加纳米颗粒引起的内部空化增强有关。然后,通过实验研究了醇基纳米流体射流在横向气流和气动超声作用下的喷雾形态及雾化粒度分布特性。采用高速喷雾激光粒度仪对喷头出口附近的雾滴粒径分布进行了测试,分析了雾滴粒径随着气流/喷液压力等参数的变化规律,并建立了索特平均粒径与气体韦伯数、液气动量比、纳米颗粒浓度等无量纲参数之间的经验模型。进而,为便于突出显示纳米颗粒的附加作用,剔除Weg、q的影响,定义了相对索特平均粒径,结果显示,在不同的喷射压力下,雾化粒度随着纳米颗粒浓度的变化规律不尽相同。最后,对纳米流体的红外干扰性能进行了测试,通过实验探索了添加纳米颗粒对基础液体红外干扰特性的影响规律。通过与基础液体对比,实验中发现喷雾后30 s时,对3～5μm红外辐射衰减率大于90.0%,对8～14μm红外辐射衰减率大于80.0%;通过与添加二维纳米石墨片的纳米流体的对比,添加零维纳米TiO2颗粒的纳米流体形成的气溶胶对3～5μm红外干扰效果更好。