劉叢林,劉一術(shù),陳 宏,劉子初,郜 冶

(哈爾濱工程大學(xué) 航天與建筑工程學(xué)院,哈爾濱 150001)

0 引言

水沖壓發(fā)動機自身攜帶的金屬藥柱中氧化劑含量很少,工作中吸入過量的海水,一部分作為氧化劑,與金屬燃料發(fā)生燃燒反應(yīng),一部分在高溫下汽化,轉(zhuǎn)為工質(zhì),膨脹做功,以此提高魚雷等水下航行體的航速[1-3]。由于無需攜帶大量氧化劑,這種動力系統(tǒng)極大提高了發(fā)動機的能量密度。

金屬水沖壓發(fā)動機的進(jìn)水組織方式以及霧化效果是影響其推進(jìn)性能的關(guān)鍵因素,決定了燃料燃燒是否充分,以及過量的液相水是否能有效轉(zhuǎn)為氣相工質(zhì),從而高效做功[4-6]。國內(nèi)外學(xué)者開展了大量相關(guān)研究。陳錦琛等[7]發(fā)現(xiàn)水流的射出運動由切向速度和軸向速度主導(dǎo),而噴嘴霧化錐角的大小隨工作壓力的提高不會發(fā)生明顯變化。閻紅巧等[8]設(shè)計了一種旋轉(zhuǎn)式復(fù)合霧化噴嘴結(jié)構(gòu),比單純氣泡霧化噴嘴的霧化粒徑更小。聶濤等[9]分析了不同霧化壓力對霧粒索特平均直徑(SMD)和霧粒運動速度的影響,發(fā)現(xiàn)SMD隨霧化壓力升高而減小,霧粒軸向運動速度隨霧化壓力升高而增大。吳正人等[10]采用數(shù)值模擬方法分析了壓力、噴霧高度與噴霧傾斜角度對噴嘴霧化特性的影響。朱千穩(wěn)等[11]對不同一次噴嘴霧化錐角、噴射速度下的鎂基水沖壓發(fā)動機內(nèi)部燃燒組織進(jìn)行了數(shù)值模擬,認(rèn)為一次噴嘴霧化錐角接近110°,一次噴嘴噴射速度在38.4～50 m/s時,發(fā)動機比沖效率最優(yōu)。劉叢林等[12]對發(fā)動機內(nèi)流場進(jìn)行三維數(shù)值模擬,研究了燃燒室中不同種類顆粒的變化規(guī)律。LIU等[13]對不同一次注水角度的水沖壓發(fā)動機內(nèi)部流動特性進(jìn)行數(shù)值研究,發(fā)現(xiàn)環(huán)形入口突然膨脹引起的縱向渦旋可以加劇混合,噴嘴向上游的適當(dāng)傾斜使混合發(fā)生得更早,比沖增加約8%。晁侃等[14]基于渦耗散模型開展三維多相流摻混燃燒反應(yīng)數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)多股燃?xì)庠谥行膮R聚,明顯提升了一次進(jìn)水區(qū)域內(nèi)的鎂/水燃燒反應(yīng)速度,有效提高了發(fā)動機工作壓強和比沖?；魱|興等[15]指出進(jìn)水設(shè)計應(yīng)該遵循兩個原則:一次進(jìn)水流量和活性鋁粉流量應(yīng)接近1∶1;后部進(jìn)水位置應(yīng)盡量靠前。黃利亞等[16]通過發(fā)動機地面直連試驗,發(fā)現(xiàn)二次進(jìn)水角度為90°時,可避免霧化水噴向燃?xì)馍狭鞫鸬囊淮嗡磻?yīng)區(qū)溫度提前下降問題。劉立靜等[17]通過數(shù)值模擬計算,認(rèn)為添加旋流葉片,可極大提高水沖壓發(fā)動機流動與燃燒反應(yīng)性能。ZHANG等[18]通過連接地面測試系統(tǒng)測試水沖壓發(fā)動機的相關(guān)參數(shù),結(jié)果表明,隨著水燃比升高,無量綱推力幾乎呈線性增加,孔徑較小的氣泡噴射器只能略微提高發(fā)動機性能。RAMAKRISHNAN 等[19]估算了推進(jìn)劑的燃燒特性。指出基于硼推進(jìn)劑的水沖壓發(fā)動機顯示出更高的理論比沖,適用于水燃比大于1的情況。

良好的進(jìn)水狀態(tài)是保證水沖壓發(fā)動機高效工作的關(guān)鍵,進(jìn)水適當(dāng)霧化才能與燃?xì)獬浞职l(fā)生化學(xué)反應(yīng)。適當(dāng)霧化的內(nèi)涵包括兩個方面:第一,進(jìn)水與燃?xì)獬浞謸交?第二,進(jìn)水與燃?xì)獬浞秩紵?。而這兩方面對進(jìn)水的霧化程度提出了互為矛盾的要求:前者要求進(jìn)水霧化不能太細(xì),若霧化過細(xì),則水滴直徑較小,大部分進(jìn)水在燃燒室近壁面處即轉(zhuǎn)為氣相,穿透力較弱,不能深入到達(dá)燃?xì)庵行膮^(qū)域,影響與燃?xì)鈸交斓某浞中?后者要求進(jìn)水充分霧化,水滴直徑需小于一定值,若霧化水滴直徑過大,則難以轉(zhuǎn)為氣相,既不能與燃?xì)獍l(fā)生反應(yīng)而釋放熱量,也不能轉(zhuǎn)為有效氣相工質(zhì),會降低發(fā)動機推力等性能。因而在進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)計中,要把握好“度”,不能因霧化過細(xì),而使進(jìn)水失去穿透能力,也不能因霧化過粗,降低了化學(xué)反應(yīng)活躍程度。這就需要開展專項試驗,仔細(xì)研究水滴霧化直徑與有效進(jìn)水射程的關(guān)系,尤其要考慮發(fā)動機燃燒室內(nèi)多噴嘴共同作用下,進(jìn)水的相互干擾作用而引起的實際射程變化,探索合適的進(jìn)水方法,提出有效進(jìn)水方案。

綜上所述,本文考慮了發(fā)動機實際工作中進(jìn)水經(jīng)單噴嘴霧化后,在燃燒室有限空間內(nèi)會與其他噴嘴霧化的水滴相遇,發(fā)生再次聚合的問題,考慮了在壁面噴嘴徑向噴射作用下,將形成沿燃燒室軸線方向上的射流,影響進(jìn)水與推進(jìn)劑燃?xì)獾膿交煨Ч膯栴},分別開展單噴嘴霧化性能與多噴嘴冷態(tài)試驗研究。主要分析不同直徑噴嘴的霧化性能,反映發(fā)動機燃燒室內(nèi)有限空間中,多個噴嘴同時工作的真實霧化狀態(tài);詳細(xì)探討進(jìn)水組織方式對燃燒室內(nèi)綜合霧化效果的影響,有助于進(jìn)一步分析進(jìn)水與推進(jìn)劑燃?xì)獾膶嶋H摻混效果,以便在進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)計中把握好進(jìn)水霧化“度”,解決進(jìn)水有效射程與粒徑霧化的矛盾,為發(fā)動機熱試車提供基礎(chǔ)。

1 試驗方法

1.1 試驗系統(tǒng)

單噴嘴試驗系統(tǒng)主要由供水設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、激光粒度分析儀、測試噴嘴等組成,如圖1所示。試驗介質(zhì)為水,供水設(shè)備由3個水泵組成,并聯(lián)在供水管道上。管道末端安裝測試噴嘴,通過主管道與支路的閥門開度調(diào)節(jié)噴嘴供水壓差,從而控制噴嘴流量。噴嘴上游安裝壓力傳感器,測量來流水壓。噴嘴下游放置激光粒度分析儀,測量霧化后的索太爾平均直徑SMD,分析其霧化效果。

圖1 單噴嘴性能測試系統(tǒng)簡圖Fig.1 Schematic diagram of single nozzle test system

多噴嘴霧化性能分析試驗系統(tǒng)如圖2所示。主要設(shè)備包括數(shù)據(jù)采集設(shè)備、高壓水箱、發(fā)動機供水殼體(包括一次供水及二次供水)、高壓氣源和供氣裝置等。試驗中利用高壓氣源對供水箱供氣,產(chǎn)生高壓水源,輸入發(fā)動機供水殼體,形成高壓進(jìn)水,以模擬航行體水下高速航行時的沖壓進(jìn)水狀態(tài)。分別在高壓氣源、供水箱和發(fā)動機供水殼體處設(shè)置壓力傳感器,與數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連,實時記錄供水壓力變化。高壓水箱與發(fā)動機供水殼體間設(shè)置若干電磁閥,通過控制電磁閥開關(guān)的數(shù)量調(diào)整發(fā)動機的總進(jìn)水量。主供水管路上設(shè)有流量計,與數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連,實時反映進(jìn)水變化過程。

圖2 多噴嘴霧化性能分析試驗系統(tǒng)簡圖Fig.2 Schematic diagram of multi-nozzles atomizationperformance analysis test system

1.2 單噴嘴試驗方法

對于單噴嘴測試,在常溫大氣壓環(huán)境下,選用5個不同直徑的旋流噴嘴進(jìn)行試驗,如圖3所示,從左到右編號依次為1、2、3、4、5,對應(yīng)直徑(d)分別為2.0、2.4、2.8、3.2、3.6 mm。旋流噴嘴由進(jìn)水口,旋流室、出水口三部分組成,噴嘴結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖3 單噴嘴試驗中的旋流噴嘴Fig.3 Swirl nozzles in single nozzle test

在噴嘴前后壓差驅(qū)動下,高壓水箱內(nèi)的水通過噴嘴內(nèi)的旋流孔,在噴嘴內(nèi)部的旋流室中旋轉(zhuǎn),以旋轉(zhuǎn)液膜的形式噴出。旋轉(zhuǎn)的液體依靠離心力和強化旋流的作用,在離開噴嘴時成空心錐形液膜散開,與空氣的相互作用下破碎成為微小的液滴。

圖4 旋流噴嘴的剖視圖Fig.4 Cross-sectional view of a swirling nozzle

1.3 多噴嘴試驗方法

對于多噴嘴測試,首先開展2個固定直徑噴嘴條件下,不同供水壓差對噴嘴性能影響的測試,再結(jié)合發(fā)動機供水流量設(shè)計要求,選擇合適直徑的噴嘴,開展定供水壓差不同噴嘴數(shù)量時發(fā)動機進(jìn)水情況試驗研究。試驗用發(fā)動機內(nèi)徑為180 mm,供水壓差保持測試范圍為2～5 MPa,噴嘴數(shù)量(n)分別取2～6個,分析噴嘴數(shù)量對發(fā)動機燃燒室有限空間射流霧化效果的影響。

本文采用多噴嘴共同工作時形成的軸向噴射距離分析霧化效果。軸向噴射距離是指多個噴嘴噴出的水霧相互撞擊后,沿發(fā)動機燃燒室中軸線形成的射流距離,如圖5和圖6紅色箭頭線標(biāo)注所示。

圖5 發(fā)動機內(nèi)軸向噴射距離示意圖Fig.5 Schematic diagram of axial injectiondistance in the ramjet

圖6 軸向噴射距離示意圖Fig.6 Schematic of axial injection distances

多噴嘴冷態(tài)試驗中,為了研究不同噴嘴數(shù)量對于整體霧化性能的影響,需要在供水段內(nèi)側(cè)安裝不同數(shù)量的旋流噴嘴。本文在一、二次供水段內(nèi)側(cè)分別加工多個供水口,用于安裝旋流噴嘴和堵頭,提高了冷態(tài)試驗噴嘴數(shù)量和空間布局的靈活性,能夠快速調(diào)整不同工況,節(jié)省試驗經(jīng)濟、時間成本。以4個噴嘴測試工況為例,供水段內(nèi)側(cè)如圖7所示。具體試驗操作流程如下:

(1)檢查供水、供電、供氣系統(tǒng)是否正常工作,檢查管路是否漏氣、漏水;校準(zhǔn)流量計。

(2)供水段殼體內(nèi)安裝試驗用噴嘴,用堵頭塞住其余位置;連接供水管路與供水段殼體。

(3)調(diào)試流量、壓力等數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

(4)向高壓水罐加水,調(diào)整氣源壓力到設(shè)計值。

(5)開啟數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),打開供水電磁開關(guān),記錄噴嘴供水狀況,待流量穩(wěn)定后關(guān)閉閥門,記錄對應(yīng)的穩(wěn)定流量及實時壓力值。

(6)調(diào)整供水壓力、噴嘴個數(shù)等多個變量,設(shè)置不同工況,進(jìn)行試驗并記錄。

圖7 4噴嘴安裝示意圖Fig.7 Schematic diagram of four nozzles installation

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 單噴嘴試驗結(jié)果與分析

測量了不同壓差下各噴嘴在典型測點的SMD值。從液滴的空間分布看,同一供水壓差下各噴嘴在距出口l=30 mm處霧化粒徑最小,隨著遠(yuǎn)離出口,霧化粒徑逐漸增大。以供水壓差2 MPa工況為例(見圖8),距出口l=30 mm處的霧化粒徑均小于80 μm,而在距出口l=80 mm處,霧化粒徑普遍達(dá)到100 μm以上。從測試結(jié)果看,l為60、80 mm處的結(jié)果相差不明顯,霧化液滴增長較慢,說明經(jīng)過一段距離后,噴嘴的霧化性能較為穩(wěn)定,粒徑值趨于穩(wěn)定。從水沖壓工作方式考慮,外界進(jìn)水在燃燒室內(nèi)與燃?xì)饨佑|而發(fā)生摻混。在貼近壁面l=30 mm處,霧化效果較好,但受到進(jìn)水沖擊的影響,推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)生的燃?xì)馍形赐耆珨U散到這一區(qū)域,因而這部分液滴不能與燃?xì)獍l(fā)生良好混合。在l=60～80 mm范圍內(nèi),液滴已經(jīng)到達(dá)了燃?xì)獾闹髁鲄^(qū),二者能夠充分混合,有效發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此,應(yīng)當(dāng)以此處霧化粒徑作為噴嘴霧化性能的標(biāo)準(zhǔn)。

不同壓差下,各直徑噴嘴在l=60 mm測點處的SMD特征曲線見圖9所示。從整體趨勢上看,隨著供水壓差的增加,液滴的霧化粒徑不斷降低。而同一供水壓差下,d=3.6 mm噴嘴的霧化粒徑明顯大于其他直徑噴嘴。可見,隨噴嘴直徑增大,出口截面積增加,總壓差轉(zhuǎn)變成軸向動量能力相應(yīng)減弱,使得噴嘴出口速度降低,液體與空氣的剪切作用減小,從而導(dǎo)致在相同供水壓差下,霧化粒徑SMD隨噴嘴直徑增大而降低。

圖8 4號噴嘴(d=3.2 mm)SMD特征曲線Fig.8 SMD characteristic curves of No.4 nozzle(d=3.2 mm)

圖9 各噴嘴在l=60 mm處SMD特征曲線Fig.9 SMD characteristic curves of all nozzlesat 60 mm from nozzle exit

單噴嘴霧化試驗表明,d=3.6 mm噴嘴的霧化粒徑相對偏大,整體霧化效果不佳,不利于與高溫燃?xì)獬浞謸交?。后續(xù)選用d=3.2 mm噴嘴作為多噴嘴冷態(tài)試驗的研究對象。

2.2 多噴嘴試驗結(jié)果與分析

為更好地探究多噴嘴共同作用時軸向射流特性,試驗對射流長度進(jìn)行定量分析。在固定位置采用同一拍攝方法對不同工況下多噴嘴工作過程進(jìn)行正面拍攝;再對包含有供水段殼體和霧化水的多噴嘴工作照片進(jìn)行圖像處理,得到射流長度與供水段殼體的相對尺寸,根據(jù)殼體直徑按照比例關(guān)系即可計算出射流長度。其中,圖像處理方法為依次將圖像對比度提高400%,并進(jìn)行虛化處理。通過判斷圖像中白色的霧化水像素與周圍(地面背景)像素的明顯差異,可得到較為清晰的軸向射流輪廓。以3 MPa下直徑3.2 mm的噴嘴在數(shù)量n為2～6的工況試驗為例,其試驗狀態(tài)與處理后圖像效果如圖10所示。圖中(a)、(c)、(e)、(g)、(i)為試驗測試原圖,相應(yīng)的(b)、(d)、(f)、(h)、(j)為處理后的圖像。

(a)n=2 experimental photo (b)n=2 processed image

(c)n=3 experimental photo (d)n=3 processed image

(e)n=4 experimental photo (f)n=4 processed image

(g)n=5 experimental photo (h)n=5 processed image

(i)n=6 experimental photo (j)n=6 processed image圖10 試驗測試照片與處理圖像對比Fig.10 Comparison of experimental photos andprocessed images

分別測試發(fā)動機殼體外徑尺寸Lramjet與處理后圖像中顯示的軸向射流長度Linject,可得二者比例關(guān)系為Lramjet∶Linject,則可根據(jù)已知的殼體外徑尺寸Lramjet=20.7 cm,計算得到不同工況下的軸向射流長度Linject。

試驗測試結(jié)果如表1所示。當(dāng)噴嘴數(shù)量由2個逐漸增加至6個時,計算所得軸向射流長度逐漸增加,分別為4.5、8.2、13.0、16.6、18.0 cm。這種處理方法可以較好地辨識出多噴嘴共同工作時的軸向射流長度,且不同工況區(qū)別明顯。測試結(jié)果表明,從軸向射流長度的增長率上看,當(dāng)噴嘴數(shù)量增加到一定值時,射流增長情況有所減緩,如圖11所示。當(dāng)噴嘴數(shù)量由2個增加到3個時,增長率最高,為82.2%;當(dāng)數(shù)量由3個增加到4個時,增長速度有所變緩,為58.5%;再由4個增加到5個時,增長率已經(jīng)降低為27.7%;而由5個增加到6個時,增長率僅為8.4%。說明當(dāng)噴嘴數(shù)量增加時,軸向射流會隨之增長,但到一定值后,軸向射流長度增長有限。

表1 5種工況軸向射流長度計算Table 1 Calculation of axial injection distance for 5 cases

圖11 軸向射流增長率變化Fig.11 Change in axial injection distance growth rate

(1)不同供水壓差影響分析

取2個直徑為2.0 mm的噴嘴,改變系統(tǒng)供水壓差,從2～5 MPa不等,測試進(jìn)水軸向噴射距離的變化情況。測試的基本參數(shù)如表2所示。不同壓差作用下2噴嘴霧化效果如圖12所示。

表2 不同供水壓差冷態(tài)試驗相關(guān)參數(shù)Table 2 Relative parameters of cold tests withwater supply differential pressures

(a)Δp=2 MPa (b)Δp=3 MPa

(c)Δp=4.5 MPa (d)Δp=5 MPa圖12 不同壓差作用下2個噴嘴霧化效果Fig.12 Atomization effect of two nozzlesunder differential pressures

明顯可見,噴嘴數(shù)量和噴嘴直徑不變時,增大供水壓差,會使水霧的動能變大,水霧之間的碰撞也會更加劇烈,表現(xiàn)出軸向噴射距離不斷增大的結(jié)果,具體數(shù)值列于表3。整理成曲線形式,更能清晰反映不同壓差對供水能力的影響,如圖13。當(dāng)供水壓差由2 MPa增加至5 MPa時,軸向噴射距離由4 cm增長至10 cm,供水流量也增長了2倍多,由0.19 kg/s增長至0.39 kg/s。軸向噴射距離與供水流量均與供水壓差成正比。

(2)不同噴嘴數(shù)量影響分析

為反映不同壓力、不同噴嘴數(shù)量對射流的影響,仍取直徑3.2 mm的噴嘴,開展4 MPa下,2～6個數(shù)量不等噴嘴的噴射能力試驗,主要測試進(jìn)水軸向噴射距離的變化情況。基本參數(shù)如表4所示。

試驗觀察到,在壓差的作用下,從不同噴嘴噴出的霧化水發(fā)生碰撞后,沿發(fā)動機中軸線向供水段兩側(cè)噴出。當(dāng)軸向噴射距離達(dá)到一定距離時,噴嘴之間的影響減小,霧化粒徑相對穩(wěn)定,可形成穩(wěn)定的霧化射流?？梢钥吹?中軸線上霧化液滴較為集中,有利于與燃?xì)獍l(fā)生摻混,同時射流沿中軸線向壁面方向呈擴張趨勢,空間上增大了霧化區(qū)域,有利于進(jìn)一步促進(jìn)水與金屬燃料充分反應(yīng)。

表3 不同壓差時軸向噴射距離統(tǒng)計Table 3 Statistics of axial injection distanceunder differential pressures

圖13 不同壓差下供水能力對比Fig.13 Water supply capacity under differential pressures

表4 多噴嘴冷態(tài)試驗相關(guān)參數(shù)Table 4 Relative parameters of cold testswith multiple nozzles

圖14反映了噴嘴數(shù)量n分別為3、5、6時,多噴嘴同時工作的霧化效果。從試驗結(jié)果看,當(dāng)噴嘴在燃燒室周向均勻分布時,噴嘴間距隨著數(shù)量的增加而減小,導(dǎo)致霧化后的液滴相互撞擊的位置越來越接近噴嘴出口,同時相鄰噴嘴的霧化液滴相互干擾程度也愈加嚴(yán)重。相對于圖14(a)、(c)相鄰噴嘴間干擾嚴(yán)重,整體霧化效果明顯變差。顯然,噴嘴數(shù)量增加,多股霧化射流在較短距離內(nèi)相互融合,形成一股射程較長的射流,但穿透能力更強,更容易噴射至燃燒室中心軸線,在空間上延長了沖壓進(jìn)水與燃?xì)鈸交斓穆窂?有利于促進(jìn)水/金屬燃料充分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但也應(yīng)當(dāng)注意,噴嘴數(shù)量過多時,會形成實心水柱,嚴(yán)重弱化進(jìn)水霧化效果,反而不利于水與高溫燃?xì)鈸交?限制推力提升。因此,設(shè)計進(jìn)水噴嘴數(shù)量時,應(yīng)當(dāng)把握好“度”,形成合適的噴射距離,是提高水沖壓發(fā)動機工作效率的關(guān)鍵。

5組試驗結(jié)果表明,隨著噴嘴數(shù)量不斷增加,軸向噴射距離逐漸變長。表5為多噴嘴軸向噴射距離的試驗統(tǒng)計結(jié)果。噴嘴數(shù)n=3時,軸向噴射距離為7.9 cm,相對n=2時,增長了51.9%;n=4時,軸向噴射距離為13 cm,增長了64.5%;但n超過5后,軸向噴射距離增長有限,n=6時,相對n=5的試驗結(jié)果僅增長了5.8%,二者數(shù)值很接近,分別為17 cm與18 cm。說明當(dāng)噴嘴增加到一定數(shù)量后,軸向增長率有降低的趨勢,噴射距離變化不大。這與3 MPa壓力下,相同直徑噴嘴的測試結(jié)果較為相近。

(a)n=3 (b)n=5 (c)n=6圖14 多噴嘴霧化效果Fig.14 Atomization effect of multi-nozzles

表5 多噴嘴軸向噴射距離統(tǒng)計Table 5 Axial injection distance statistics for multi-nozzles

顯然,當(dāng)噴嘴數(shù)量較多時,軸向噴射距離增加不明顯,同時由于噴嘴數(shù)量增多,增大了霧化水相互干擾程度,從而降低了整體霧化效果。當(dāng)噴嘴數(shù)量較少時,軸向噴射距離減小,不利于水霧與高溫燃?xì)獬浞謸交臁脑囼灲Y(jié)果看,內(nèi)徑180 mm的發(fā)動機中,周向均布5個噴嘴時,相鄰噴嘴的霧化液滴相互間干擾程度較小,整體霧化效果較好。

3 結(jié)論

本文針對水沖壓發(fā)動機適用的典型旋流噴嘴,測試了單個噴嘴的流量特性和粒徑特性,再選取合適的噴嘴,開展了多噴嘴霧化效果測試,反映了水沖壓發(fā)動機燃燒室有限空間內(nèi),多噴嘴共同作用的真實狀態(tài),結(jié)論如下:

(1)同一供水壓差下,距噴嘴出口l=30 mm處液滴霧化粒徑最小,隨著遠(yuǎn)離出口,霧化粒徑逐漸增大,經(jīng)過一段距離后,趨于定值。從水沖壓發(fā)動機工作方式考慮,建議距離噴嘴出口l=60～80 mm處的霧化粒徑作為噴嘴霧化性能判定標(biāo)準(zhǔn)。

(2)多噴嘴同時工作時,相鄰噴嘴的霧化性能會相互干擾,但同時軸向噴射距離也在增加,但穿透能力更強,更容易噴射至燃燒室中心軸線,空間上延長了進(jìn)水與燃?xì)獾膿交炻窂?有利于充分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。但噴嘴數(shù)量過多時,會形成實心水柱,嚴(yán)重弱化進(jìn)水霧化效果,進(jìn)水系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)把握好“適度”原則。

(3)試驗范圍內(nèi)數(shù)據(jù)表明,在內(nèi)徑180 mm的發(fā)動機內(nèi),供水壓差為3～4 MPa下,周向均布5個直徑3.2 mm的噴嘴時,相鄰噴嘴間霧化干擾程度相對較小,整體霧化效果較好,軸向噴射距離約為17 cm,有利于水霧與高溫燃?xì)鈸交烊紵?/p>