● 摘要
液体燃料射流喷入到横向气流场中，由于自身的湍流不稳定性以及受到气动力的作用会在下游破碎成液滴，这种雾化形式是液体火箭发动机、超燃冲压发动机、航空发动机以及新型低污染发动机的燃烧室中必备的燃油提供方式。初始雾化过程十分复杂，目前仍旧无法建立完整的雾化模型。因此需要按照工况由低到高的顺序依次研究，逐步探索横向射流的破碎过程。
本文主要研究液体横向射流的袋式破碎模式的一些机理，重点探索其脉动规律。本文通过采用高速摄像仪和LED光源对破碎过程进行拍照并处理实验图片来研究横向射流的袋式破碎。实验采用了三个喷嘴，直径分别为0.5mm、0.8mm、1mm。喷嘴的材料是有机玻璃，长径比均选择4:1，可有效消除空化现象。实验工质采用水。气体韦伯数Wea的范围是6～30，液气动量比q的范围是22～211，拍摄频率的范围是625Hz～6000Hz,曝光时间的范围是3μs～10μs。实验中观察了每种工况下液袋的形成和破碎以及核心射流的高频动态破碎过程。实验针对每种工况分别保存200张瞬态图片和它们的时均照片。对这两百张照片逐一分析，分别找出它们的核心射流破碎点位置、液袋触发点位置、液袋破碎点位置的像素坐标，并通过比例尺（喷嘴直径）换算成实际坐标。从而分析得到液袋触发点、破碎点及核心射流破碎点位置的脉动量规律、脉动频率，横向射流的轨迹及其脉动量、平均破碎点位置、射流的拐点的规律。
研究结果表明：
1）无量纲化液袋触发点位置沿液体射流方向上的脉动量与无量纲数q存在线性关系，且随q的增大而线性增大。而无量纲化液袋破碎点位置和核心射流破碎点位置沿液体射流方向上的脉动量与无量纲数lnq存在线性关系, 且随lnq的增大而线性增大。上述三种点沿横向气流方向上的脉动量没有规律，是随机的。液体横向射流袋式破碎过程中的脉动没有周期和频率。
2）液体横向射流的运动轨迹仅与阻力系数CD和液气动量比q相关。而射流轨迹的脉动量随气流速度的增加而增加，随射流速度的增加而减小。核心射流的平均破碎点位置的横坐标是一个范围，围绕常数2.5上下波动，纵坐标与无量纲数lnq存在线性关系且随lnq的增大而线性增大。
3）液体射流轨迹拐点的横坐标与工况无关，接近定值1.375；拐点的纵坐标随雷诺数Re的增加而增加，随韦伯数We的增加而减小。也即随射流速度的增加而增加，随气流速度的增加而减小。