液体喷雾广泛应用于生活和工程中众多领域,其液体射流形式主要有平面射流、圆柱射流以及环状射流,其中环状射流以其独特的结构具有碎裂长度短以及雾化质量高的特点。射流表面波理论是分析雾化过程碎裂机理的重要手段,本文通过对环状射流在可压缩气流环境中的色散关系式进行数值分析,得到表面波最不稳定特征参数的主要影响因素,并建立表面波最大增长率以及最不稳定波长的预测模型,从而为环状射流在工程领域的应用优化提供技术基础。首先,本文对研究组前期建立的环状射流进入可压缩气流环境中的色散关系式进行全面的理论验证,结果证实:当忽略气流压缩性时,简化后的色散关系式与环状射流进入不可压缩气流环境中的色散关系式完全相同;当假设内环半径为0时,简化后的色散关系式与圆柱射流进入可压缩气流环境中的色散关系式完全相同;当假设内外环半径皆为无穷大时,简化后的色散关系式与平面射流进入可压缩气流中的色散关系式完全相同,以上结果阐明,本文所研究色散关系式的建立过程是准确以及普适的。其次,本文对环状射流的色散关系式进行线性稳定性分析,得到气液速度比、气液密度比、液流韦伯数、液流雷诺数、气流马赫数以及喷嘴含气率等参数对射流稳定性的影响特性,并应用数值分析的方法建立表面波最大增长率和最不稳定波长的预测模型。再次,本文引用国外权威期刊上的环状射流初次碎裂实验数据,对所建立的预测模型的精准度进行检验。其结果表明:预测模型对环状射流初次碎裂中的特征参数有定性的预测效果,但其精度还需提升,故需对预测模型进行优化。优化后的模型对环状射流初次碎裂实验以及内混式空气雾化实验中的特征参数有较好的预测效果,结果表明:在一定工况范围内,本文的预测模型可以代替环状射流的理论模型进行数值计算,从而在工业领域有较好的实用性。最后,本文使用ANSYS软件对环状射流外部流场进行多相流仿真,分析流场中流体的运动状态,从而加深对环状射流碎裂机理的理解。仿真结果表明:在环形喷嘴出口处,液流与气流存在强烈的竞争,当流场中湍涡流频率和湍流动能较大时,表明流体趋于紊乱;当气流起主导作用时,其流场中涡流粘度会增大,而当液流起主导作用时,气液之间的相互贯穿能力得到降低,从而提高射流稳定性。