现代能源领域的动力装置较多使用喷嘴来促进液体燃料和空气充分地混合、燃烧。通过研究喷嘴的雾化机理,可以极大地提高雾化的效果和燃烧的效率,实现节能减排的目标。内混式空气雾化作为空气雾化的一种类型,具有极其广阔的应用前景。喷嘴结构对雾化性能有至关重要的影响,本文主要研究喷孔表面粗糙度对喷孔内部流动性能、一次雾化和二次雾化的影响机理,为喷孔的设计提供实践依据和参考。本文采用数值模拟与理论研究及试验验证的手段进行研究。建立喷嘴内部流动仿真模型,充分运用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)软件对喷嘴内部的流动特性进行模拟研究,得到喷孔粗糙度对气液质量流量、湍动能、气液速度、气体体积分数等参数的影响规律;建立内混式空气雾化喷雾系统试验平台,采用试验方法分析喷孔表面粗糙度对喷雾一次雾化形态、喷雾锥角的影响,以及对二次雾化过程中液滴尺寸数目分布、液滴累积体积分布和液滴SMD(索特平均直径)的影响。同时采用液膜物理模型和一次雾化模型计算,对比分析了喷孔表面粗糙度对一次雾化过程的影响。内部流动仿真研究发现:粗糙度为0.8时出口平均湍动能最大,雾化效果最好。将粗糙度由0.8提高到1.6时出口气体速度及气液速度差会大幅增大,但是若继续提高粗糙度,二者变化很小。喷孔表面粗糙度对于液体速度的影响很小。粗糙度为0.8时的流量系数在相同ALR(气液质量流量比)下最大,流通效果最好,粗糙度为1.6时流量系数最小,粗糙度为3.2时流量系数处于二者之间。喷雾宏观及微观特性试验发现:除ALR为0.05的情况,其余工况中均为当粗糙度由0.8增加至1.6时,喷雾锥角值增大,当粗糙度继续增加则喷雾锥角减小。试验参数及仿真参数代入到液膜模型中分别计算出不同粗糙度下的两种液膜厚度值随着粗糙度的提高越来越接近。但是粗糙度对于喷孔内液膜厚度大小的影响不明显。在相同ALR时随喷嘴粗糙度增加,SMD减小,出口处碎裂效果变好。在小ALR和大ALR的情况下,粗糙度为0.8时一次雾化SMD大幅高于其余两组情况。但其余情况,改变粗糙度对其影响不大。粗糙度的变化仅会影响小ALR工况下二次雾化SMD。随着ALR的增加,粗糙度对二次雾化液滴SMD影响减弱。