气流染色机是目前印染行业新兴的一种印染设备,它采用气流雾化的原理将染液雾化成小粒径颗粒并和进入雾化室的气流发生混合,加入雾状染料的气流随即进入导布室。在运动的过程中气流中的染液冲击布匹,粒径细小的雾化染液颗粒与布匹中的纤维充分接触染色,如此循环反复作用,最终使布匹染色。染液雾化的机理和水分雾化机理类似,受多种因素共同作用,包括外部环境因素(染液速度、气流速度、雾化区域压力等),染液属性(不同染液的密度,黏度等)。外部环境因素由喷嘴的结构参数(喷嘴染液出口直径、气流出口直径、染液出口与气流出口的间距)及工艺参数控制。本文通过数值模拟仿真和实验研究的方法对气流染色染液雾化过程中的喷气压力对雾化破碎特性的影响展开了研究。以气流染色机的气液两相二级雾化喷嘴内部的液流射流破碎过程为计算对象,以水流代替染液,说明气液两相二级雾化喷嘴在不同的喷气压力下液流射流雾化效果的影响。并通过后续的实验验证数学模型及仿真模拟结果的可靠性,本文研究的具体内容与所得结论如下:(1)介绍了气液两相二级雾化喷嘴气液两相雾化过程及特点,分别介绍了液流初次破碎和液滴二次破碎的原理和数学模型,对喷嘴雾化性能的评价标准进行简要说明,并对本文设计开发的气液两相二级雾化喷嘴进行了简单的介绍。(2)为了探究提高气流染色机雾化喷嘴雾化性能的方法,基于气液两相雾化原理,设计了一种新型气液两相染色雾化喷嘴。结合Fluent软件,分析了空气软管内部的速度流场分布、气液两相染色雾化喷嘴内部流场液流射流的破碎状态、不同空气压力下的初次破碎粒径分布曲线图和染液出口缝隙流场的大粒径液滴二次破碎状态。利用VOF模型、DPM模型和k-ω SST湍流计算模型计算液流射流的初次破碎,利用VOF模型和realizablek-ε湍流模型计算大粒径液滴的二次破碎。通过所得数值计算结果分析空气软管内部空气流场并阐述气液两相二级雾化喷嘴内部液流射流初次破碎和大粒径液滴二次破碎的过程。(3)设计并搭建了气液两相二级雾化喷嘴液流射流破碎的实验系统平台,通过高速摄像机拍摄液流射流初次破碎的高速摄影图,对实验所得高速摄影图进行总结分析,研究了在不同喷气压力下液流射流的初次破碎特性。根据高速摄影图,液流射流破碎的雾化锥角和穿透距离均随空气压缩机喷气压力的增大而增大,破碎剧烈程度也随着喷气压力增加而逐渐增加。但由于过高的喷气压力会增加能量的损耗,因此将喷气压力设定为0.6PMa。(4)通过实验结果与仿真结果的对比,发现实验与仿真数据有一定的吻合,所选的数值计算模型能够适用于液流射流的初次破碎计算。