【摘 要】
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航空发动机中液体燃料雾化过程十分复杂,特别是雾化初始阶段,至今无法建立准确的雾化模型.本文利用线性不稳定性分析法研究均匀气场和二维剪切气场中,不同黏性液体横向射流破碎过程.在圆柱坐标系下,建立有黏液体横向射流色散方程,利用Muller法求解得到射流表面表面波的不稳定增长率随波数的变化情况.当来流为均匀气流时,考虑液体黏性影响,射流表面扰动波增长率的减小量与增长率的比值较不考虑黏性时的至少增大1 000倍.黏性对Kelvin-Helmholtz(K-H)和Rayleigh-Taylor(R-T)不稳定性均起
【机 构】
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中国民航大学 中欧航空工程师学院,天津 300300;中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室,绵阳 621000;中国民航大学 中欧航空工程师学院,天津 300300
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航空发动机中液体燃料雾化过程十分复杂,特别是雾化初始阶段,至今无法建立准确的雾化模型.本文利用线性不稳定性分析法研究均匀气场和二维剪切气场中,不同黏性液体横向射流破碎过程.在圆柱坐标系下,建立有黏液体横向射流色散方程,利用Muller法求解得到射流表面表面波的不稳定增长率随波数的变化情况.当来流为均匀气流时,考虑液体黏性影响,射流表面扰动波增长率的减小量与增长率的比值较不考虑黏性时的至少增大1 000倍.黏性对Kelvin-Helmholtz(K-H)和Rayleigh-Taylor(R-T)不稳定性均起到削弱作用,抑制了射流破碎,且表面波波数越多,黏性对破碎的抑制作用越强,但并不影响射流的不稳定波数范围.当黏性系数增大500倍时,表面波最大增长率降低80.37％,最佳波数减小40％,黏性力对表面波的抑制作用十分明显.横向来流为二维剪切气流时,横向气动力和剪切速度促进液体射流表面波生成进而产生破碎,而液体的表面张力和黏性力则会抑制表面波生成.液气动能比越大,气流剪切作用对射流不稳定性的影响越大,K-H不稳定性主导射流表面波的生成.进一步研究液体黏性对射流不稳定性的抑制作用,发现黏性对K-H不稳定性增长率的抑制作用较R-T不稳定性大,前者不稳定性增长率的削减可达82.7％,而后者削减量为49.1％.
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