题目：预混通道中液雾混合特性研究

随着航空事业的不断进步和发展，航空发动机对环境的污染也越来越严重，与此同时国际民航组织对商用航空发动机污染物的排放标准也越来越苛刻，这促使了低污染燃烧技术的不断发展。在现有的低污染燃烧技术中，贫油预混预蒸发（LPP）低污染燃烧技术能够有效的降低航空发动机的氮氧化物排放，而投入使用的商用航空发动机污染排放数据表明LPP燃烧技术能够将发动机整个起飞-降落循环的氮氧化物排放水平降低到CAEP/6标准的50%以下。在LPP燃烧室中，预混段中燃油/空气的混合对燃烧室的污染物生成以及燃烧性能都有影响，开展预混段中燃油/空气混合的相关研究工作是十分必要的。

本文以LPP燃烧室中预混段内的燃油/空气混合为背景，采用平面激光诱导荧光法（PLIF）和平面激光米式散射法（PMIE）对预混通道中的液雾进行了测试。试验中燃油通过直射式喷嘴横向喷入预混通道气流中，本文试验中分别对预混通道横向截面内和展向截面内的液雾进行了测试。横向截面内的液雾测试试验考察了燃油/空气动量通量比，气流韦伯数，气流温度以及喷嘴结构对液雾特性的影响。试验中还对燃油横向喷溅到预膜板后形成的液雾进行了测试，考察了预膜板高度及结构对其下游液雾特性的影响。展向截面内的液雾测试试验研究了液雾散布面积，液雾宽度，液雾高度以及液雾浓度分布随动量比和流向距离的变化趋势。

针对试验中获取的PLIF和PMIE图像数据，本文建立了一套规范的图像处理流程，编写了相应的图像处理程序。通过图像处理得到了横向截面和展向截面内的液雾混合特性参数。本文在图像处理程序中运用变阈值方法提取出液雾穿透深度和液雾浓度中心轨迹，弥补了定阈值方法不足。本文还通过该图像处理程序提取了展向截面内的液雾散布面积，液雾高度及液雾宽度等特征。此外，本文通过该图像处理程序实现了预混通道中液雾的三维重构，更为直观的显示了液雾散布的三维空间区域，同时还得到了液雾散布三维区域的体积大小。

根据图像处理程序的结果，本文对横向截面和展向截面内的液雾混合特性进行了分析和讨论。在横向截面内，液雾浓度中心轨迹与穿透深度随流向距离变化的规律不同，但是二者随动量比及喷嘴结构等参数的变化趋势是一致的。在对预膜板下游的液雾测试结果进行分析时，本文提出了穿透深度临界动量比，浓度临界动量比以及预膜长度的概念，分析了动量比、预膜板高度及预膜板结构对预膜板下游液雾特性的影响。而展向截面内的试验结果表明：在同一截面内，高动量比下的液雾分布更易呈现“双肾型”结构；液雾在竖直中心线上的相对浓度呈高斯分布，动量比和展向截面位置的变化只是改变了浓度分布的范围和浓度分布峰值的位置，而液雾在水平中心线上的相对浓度分布规律会随着动量比和展向截面位置的变化而改变；当动量比一定时，展向截面内的无量纲液雾面积基本不随展向截面位置变化的影响。