旋流喷嘴因结构简单、雾化性能好、成本低的特点在液体喷雾领域应用广泛。幂律流体的射流破碎在喷墨射流、纳米材料喷涂等工程应用领域广泛存在。由于幂律流体自身的复杂性,对其射流破碎尚有许多问题未认识清楚。研究幂律流体旋流射流的破碎特性,不仅在工程领域有重要的指导意义,还有助于加深和丰富对幂律流体破碎机理的认识。本文以自行配制的卡波姆凝胶型幂律流体为实验液体,使用旋芯套筒结构的旋流喷嘴,利用高速摄影系统获取射流形貌,分析提取破碎模式和破碎特征;利用三维相位多普勒系统测量喷雾场中液滴三维速度和粒径分布。研究不同射流参数、流体物性参数和结构参数对上述雾化特性的影响。实验结果表明,幂律流体旋流射流随喷射压力升高会依次出现三种不同的射流模式:带旋转的圆柱射流模式,液线液滴共存模式和充分发展模式;且随流体粘性增大,出现相同射流模式所需的压力也越大,粘性较小的水无法出现带旋转的圆柱射流模式。破碎长度随喷射压力的增加先急剧下降而后趋于平缓,喷雾锥角随喷射压力增大先增加而后趋于稳定;在同一压力下,流体粘性越大,破碎长度越大,喷雾锥角越小。幂律流体旋流射流中轴向速度w和径向速度u在X上各位置均呈中心小两侧大的分布规律,w分布的对称性更好,切向速度v在接近零的小范围内变动;在轴向Z各位置上,三维速度随Z增加均有所减小;由于旋流射流中卷吸气流的作用,不同流体在射流上游空间处液滴的三维速度分布差异较大。粘性抑制了射流速度的增加。降低喷孔直径,可以减小SMD,而喷孔长径比、旋流室直径和切向孔直径对SMD影响不大。且喷孔直径对SMD分布有较大影响,孔径较大时,SMD沿径向X呈对称分布,两侧大,中心小;孔径较小时,SMD沿径向和轴向变化均不明显。增大喷射压力,可以使得SMD减小;流体粘性越大,SMD越大。且压力和粘性对液滴的二次破碎影响更甚。液滴粒径SMD与相对尺寸范围Δs有相关关系,整体来看,对于同一喷嘴,SMD越大,Δs越小。且液体粘性、喷射压力、喷孔直径对Δs有较大影响,而喷孔长径比、旋流室直径和切向孔直径对Δs影响不明显。最后,结合实验数据给出了符合幂律流体旋流射流破碎的粒径预测经验公式。公式中包含流体物性参数(特别是流变参数)、射流参数和喷嘴几何等参数对SMD的影响,预测值与实验值吻合较好。