● 摘要
随着航天及导弹技术的高速发展，对推进剂性能的要求越来越高，人们积极探索了凝胶（非牛顿流体）推进剂在火箭发动机内的应用，这类推进剂一般比较粘稠，采用常规雾化方法很难达到满意的雾化效果。静电雾化与机械、气流等常规雾化方式存在较大差别，电场作用下非牛顿流体射流的某些破裂雾化机理还未得到深入的认识。此外，静电雾化应用于燃烧领域会带来一个新的科学问题，静电雾化后会使液滴带有电荷，带电液滴喷入火焰并与火焰相互作用，对于这个问题目前还没有清晰地认识。因此本文主要围绕上述两个问题开展研究，具体的研究内容包括：
选择液体火箭发动机直流、撞击式喷嘴为研究对象，对喷嘴喷出的牛顿流体及粘弹性流体的圆柱射流、平面液膜进行了表面波动的线性稳定性理论分析，分析了电场及粘性、弹性等参数对射流稳定性的影响规律，揭示了电场中液体射流破裂的主导机制。开展了不同电压下的水射流破裂实验，实验结果和理论分析对比表明，轴对称模态理论与实验吻合较好，非轴对称模态有较大差别。
对带电射流破裂成液滴的液滴直径进行了理论估算，获得了液滴的流量与直径的经验关系式。研究了不同喷口直径、不同电压下产生的单个水滴的带电量，获得了无量纲喷口直径与电压之间的经验关系式。
探索了带电液滴与火焰相互作用的实验方法，并建立了相应的实验研究及测量系统。采用光电倍增管及火焰图像处理方法进行了带不同电荷量水滴与油盘正庚烷扩散火焰的相互作用过程实验研究，对实验中测得的CH、C2（470）、C2（514）的光谱强度及整体光强的实验数据进行了对比分析，并对火焰信号进行了对比分析，得到了带负电的液滴对火焰的抑制作用明显，带正、负电水滴作用时的主要差别在于火焰中C2（470）变化不同等结论。
上述研究不仅对电场作用下的液体雾化机理及带电液滴与火焰相互作用过程的认识具有重要的学术价值，同时对于推动静电雾化方法在燃烧相关领域的应用也具有积极的意义。