1、雾化机理的研究

对雾化机理研究较早的研究者 Rayleigh 于 1878 年发表的非粘性液束在层流下的数学表达 式，提出了射流不稳定理论，是最早关于雾化机理的研究中较有影响力的理论。如图 1.1 所 示为 Rayleigh 的射流破碎模型，该理论认为在液体射流上出现小扰动，如果扰动的振幅逐渐 增大，在到达某一程度后，射流便不稳定并破碎成液滴[2]。该理论假设了脱离了孔壁的射流 仅受表面张力的影响，表面张力被克服后，射流便会发生破碎。Rayleigh 理论的缺陷在于理 论中假设液体表面张力是唯一抵抗射流破碎的力，显然该假设与实际情况不符，该理论考虑 因素较少，因此理论结果与实验结果偏差较大。尽管如此，Rayleigh 的理论作为较早开始研 究雾化机理的重要理论，为后人的研究奠定了基础。 

20 世纪 30 年代，科学家奥内佐格在前人研究的基础上提出了液束稳定性与雷诺数的关 系。该理论用液体的粘度、密度、液束尺寸和表面张力等参数描述液束的分散倾向[3]。奥内 佐格的研究表明，在雷诺数较小时，雾化主要是由液束表面的振动产生。而雷诺数增加到很 大时，液束会快速散开，直接在雾化器边缘雾化。该研究理论不考虑周围空气的影响，也是 具有局限性的。 

国内学者对于雾化机理也做出了很多研究。章明川等人根据实验得到的流体结构，从气 液两相的质量、动量和能量守恒出发，建立了如图 1.2 所示的 Y 型喷嘴内部流动的数学模型 [4]。并在模型基础上对喷嘴出口油膜的初次破碎和二次雾化模拟，最终建立了 Y 型喷嘴性能 预测模型，取得了良好成果。 

2、  雾化方式的研究

（1） 气力式雾化 气力式雾化是液体在高速气流的冲击作用下破碎成为雾滴的过程，是燃料雾化最常见的

类型之一[5-8]。Hoyt 等人较早利用高速摄影方法对液束不稳定性进行可视化研究[9]。Ero-glu 等人较早测量同轴气力式初次雾化的不稳定波长与频率随气体流速和液束流速的变化规律 [10]。Marmottant 等人对高速气流中液束初次雾化的分析得到雾化的不稳定波长及频率特性[11]。 

我国侯妍冰、田秀山等人使用同轴气力式喷嘴，以糖浆溶液及糖浆添加聚合物作为液相， 研究了液柱表面不稳定性和初次破裂过程[12]。实验得到的溶液初次破碎形态如图 1.3 所示， 实验中所采用的两种液相介质黏度相近，而弹性相差很大，便于进一步讨论黏性和弹性对雾 化特性的影响。该研究表明黏度相差不大时，弹性的存在增强了液束表面的稳定性，液束破 碎雾化的难度增大。 

气力式雾化的优点主要表现在雾化颗粒较细，便于燃料燃烧充分。雾化角不易变化，使 得火焰形状更容易控制，以及液体适应性强等[13]。气力式雾化的缺点也很明显，作为雾化介 质的高速蒸汽排出，气耗率较高，热损耗也很严重，噪声较大，气力式喷嘴雾化系统操作复 杂等。 

（2） 超声雾化 超声雾化是利用超声能量使液体形成细微雾滴的过程。我国的张绍坤、王景甫等人的研究采用的是液体动力式超声喷嘴[14]，如图 1.4 所示。当有液体从喷嘴喷出时，气体以音速从 喷嘴喷出并发生稳定激波，液体冲击力激发超声发生器的共振腔产生超声波，液体在超声波 作用下振动而破碎雾化，雾化液滴的半径随超声频率的增加而变小。之后张绍坤对雾化结果 进行了如图 1.5 所示的冷态雾化实验，通过研究气压和距离对雾化半径的影响，发现超声雾 化的雾滴半径随气压和液压的变化而变化，并在某一液压和气压下达到最佳雾化效果。超声 雾化具有雾化半径小，雾滴半径均匀的优点，具有广阔的应用前景。  雾化机理国内外研究现状:http://www.chuibin.com/yanjiu/lunwen_206259.html