航空燃油进入发动机燃烧室后,在气动力、表面张力和粘性力的作用下雾化,形成液滴,进而蒸发、燃烧。由于气体来流复杂,在燃烧室内部形成非均匀流场,燃油的破碎雾化过程发生时间短、受多种作用力影响,至今仍无法准确描述其雾化规律。本文使用实验和数值模拟相结合的方法对非均匀流场横向射流雾化现象进行研究。实验系统构造剪切和旋转两种非均匀气流流场模式,来流速度为10～30m/s,液体横向射流速度为4～9m/s,喷射角度为-15°～15°,工质为水和甘油溶液。研究表明:在剪切模式流场中,射流液柱轴向和纵向破碎位置与液气动量比满足指数函数关系,纵向破碎位置变化幅度更明显;穿透深度和液气动量比满足指数函数关系,其中纵向位移与轴向位移大致成二次函数关系。上下气流速度比在0.5～2范围内增加时,液柱穿透深度和破碎位置增加,负梯度剪切模式流场对射流破碎起加速作用。喷射角度在-15°～15°范围内增加时,轴向破碎位置增大,而纵向破碎位置先增大后减小,并在0°喷射角时达到最大值,迎风喷射纵向破碎位置减小52.44%～77.13%。初始破碎直径为喷嘴直径的0.468～1.007倍;随着射流粘性增加,初始破碎直径增大,表面波增长率减小,破碎模式不变。在旋转模式流场中,速度场呈轴对称分布,气体在流场中心区域形成回流区,回流区长度为旋流器外轮廓值1.33～1.63倍。旋流数在0.49～1.25范围内逐渐增大时,回流区位置不断前移,长度减小。半径增加,轴向速度先减小后增大再减小,切向速度先缓慢增长,随后迅速减小,径向速度首先逐步增加,随后缓慢降低,但速度大小比轴向速度少一个数量级。当气流速度在10m/s～20m/s范围内增大时,正负两个方向的轴向速度均增大,在流场半径40%～60%处转换方向;切向速度增大,且随着气流速度增加,最大值位置逐渐靠近流场中心。旋转模式流场三个方向的液柱破碎位置和液气动量比满足指数函数关系;纵向穿透深度z/d,轴向距离x/d,横向穿透深度y/d和液气动量比q之间亦满足指数函数关系,且液气动量比的影响最大;xz平面穿透深度的变化程度明显大于yz平面。本文最终得到剪切和旋转模式流场的非均匀特性,并获得在上述非均匀流场下横向射流破碎的基本规律和主导因素,为燃烧室雾化装置设计工作提供重要参考依据。