题目：液体射流的雾化破裂机理研究

液体雾化机理的认识是液体火箭发动机喷嘴设计及推力室内燃烧过程研究的基础问题，开展液体雾化机理研究对液体火箭发动机研制具有重要的意义。本文采用非线性摄动分析方法对粘性牛顿流体平面液膜及圆柱射流的破裂机理进行了探索研究，得到了射流表面形状随时间及空间的变化规律。研究结果表明：增加雷诺数、韦伯数及气液密度比会使得平面液膜的破裂长度、振幅及破裂时间减小。对于圆柱射流，雷诺数的增加会使其破裂时间减小，表面振荡更加剧烈。而波数主要引起射流表面形状的变化，对破裂时间的影响较小。此外，本文以幂律型流体平面液膜及圆柱射流为研究对象，针对幂律型流体射流破裂的理论分析难题，提出了采用动量积分方法对其流动控制方程及边界条件进行变换求解的思路，得到了描述射流表面波波数和增长率之间关系的理论模型。分析结果表明：较大的气液相对速度、气体粘度、周围气体密度有利于射流的破碎，而较大的液膜厚度（或射流半径）、表面张力、射流的稠度系数、幂律指数则不利于射流的破碎。对于幂律流体平面液膜进行了相关实验研究，验证了所得到的液膜破裂理论模型的正确性。