吳海峰 劉佳維 王瑞祥 張博文 徐榮吉 晏 剛 董佩文, 張鴻俊

（1 北京建筑大學(xué) 北京市建筑能源綜合高效綜合利用工程技術(shù)研究中心 100044 北京；2 西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院制冷與低溫工程系 710049 西安；3 北京卡賓滑雪體育發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 100041 北京）

申辦2022年北京冬奧會(huì)時(shí)，習(xí)近平總書記提出“三億人上冰雪”的莊嚴(yán)承諾[1]，但我國(guó)領(lǐng)土主要處于溫帶和熱帶氣候，自然降雪強(qiáng)度低且難以保存，冰雪運(yùn)動(dòng)的發(fā)展主要依靠人工造雪，室外造雪機(jī)是人工造雪系統(tǒng)中的重要裝備[2]。在造雪機(jī)的組成部件中，噴嘴的霧化性能決定了成雪效果，是決定造雪量及雪質(zhì)的關(guān)鍵[3]。

影響噴嘴霧化效果的因素有很多：1）流體物性，劉志林等[4]利用流體控制體法結(jié)合質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量守恒定理，理論分析了流體黏性對(duì)霧化過程中空氣渦形成的影響機(jī)制。2）噴嘴結(jié)構(gòu)，旋流噴嘴一般由內(nèi)部旋芯結(jié)構(gòu)與外殼結(jié)構(gòu)組成，實(shí)驗(yàn)研究顯示，對(duì)于不同出口孔徑的噴嘴，孔徑越小霧化效果越好[5]；對(duì)于不同旋芯直徑的噴嘴，旋芯直徑越大，則霧化效果越佳[6]。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值仿真技術(shù)日漸成熟，數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性也越來越高。在多相流模型中，VOF（volume of fluid）方法能夠準(zhǔn)確捕捉相界面[7]，旋流霧化的模擬過程中，該模型可以得到噴嘴內(nèi)部空氣渦與形成的霧化錐角的數(shù)據(jù)，與實(shí)驗(yàn)吻合良好[8]。王成軍等[9]利用VOF方法研究了入口壓力對(duì)霧化效果的影響，發(fā)現(xiàn)隨著入口壓力的增加，霧化錐角基本保持不變。在噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)霧化效果的影響方面，邱慶剛等[10]研究了出口直徑和直管段長(zhǎng)度對(duì)液膜成長(zhǎng)的影響，邱貴霞等[11]通過正交試驗(yàn)法進(jìn)一步研究了噴嘴出口結(jié)構(gòu)的4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)霧化性能的影響。對(duì)于旋芯結(jié)構(gòu)，劉洋[12]利用VOF方法研究了利于噴嘴霧化的旋芯最佳螺旋角度。

國(guó)內(nèi)對(duì)于霧化噴嘴的研究主要集中在內(nèi)燃機(jī)、消防噴淋、礦業(yè)除塵等領(lǐng)域[13-15]，而在造雪機(jī)應(yīng)用中，對(duì)噴嘴的噴霧流量、霧化錐角、霧化粒徑提出了新的需求。因此，本文針對(duì)國(guó)產(chǎn)室外造雪機(jī)用旋流式噴嘴進(jìn)行數(shù)值模擬研究，建立了噴嘴霧化過程的數(shù)值計(jì)算模型，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比；分析了不同運(yùn)行參數(shù)下的霧化錐角、粒徑以及流量的變化趨勢(shì)；最后研究了不同內(nèi)壁面光潔度對(duì)霧化效果的影響。

圖1 旋流噴嘴結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of swirl nozzle

圖2 計(jì)算網(wǎng)格Fig.2 Grid for calculation

1 數(shù)值計(jì)算方法

1.1 幾何模型與網(wǎng)格劃分

旋流噴嘴由旋芯和外殼兩部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。液態(tài)水自進(jìn)液口進(jìn)入，通過由螺旋段與外殼形成的螺旋流道，獲得較強(qiáng)的離心力，由旋流室旋轉(zhuǎn)加速后，經(jīng)平直段噴出。為獲取流體流動(dòng)區(qū)域，采用ANSYS的前處理DesignModeler模塊抽取噴嘴內(nèi)部流域，并在噴嘴出口處建立直徑為50 mm、高為30 mm的柱狀流體域作為流體噴出后的外部流域。網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖2所示，計(jì)算網(wǎng)格采用四面體網(wǎng)格，總網(wǎng)格數(shù)約為130萬個(gè)，由于螺旋段流域、噴嘴出口與空氣域連接處為復(fù)雜且劇烈的流動(dòng)過程，所以對(duì)這些部位進(jìn)行了局部加密，以保證網(wǎng)格計(jì)算精度。

1.2 數(shù)值計(jì)算模型

湍流動(dòng)能方程（k方程）：

Gb-ρε-YM+Sk

（1）

耗散方程（ε方程）：

（2）

1.3 邊界條件

實(shí)驗(yàn)在常溫常壓下進(jìn)行，為與實(shí)驗(yàn)條件保持一致，減少誤差，模擬計(jì)算的邊界條件設(shè)置如下：取常溫常壓環(huán)境下流體域進(jìn)行計(jì)算，設(shè)置氣體相為不可壓縮空氣，液體相為水，表面張力為0.072 N/m，出入口邊界均設(shè)置為壓力邊界。

研究入口壓力對(duì)噴嘴霧化效果的影響時(shí)，保持壁面光潔度恒定為▽5（Ra=6.3 μm），取0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 MPa 5個(gè)不同入口壓力值進(jìn)行數(shù)值模擬（計(jì)算壓力選取范圍與造雪機(jī)用噴嘴運(yùn)行壓力范圍一致）。

當(dāng)研究?jī)?nèi)壁面光潔度對(duì)霧化效果的影響時(shí)，保持入口流體壓力為1.4 MPa，取▽1、▽2、▽4、▽5、▽6、▽10、▽11、▽14及理想光滑狀態(tài)8個(gè)具有代表意義的光潔度值代入數(shù)值模型進(jìn)行計(jì)算，8個(gè)光潔度值代表了不同的加工等級(jí)如表1所示，其中光潔度等級(jí)▽4為噴嘴實(shí)際光潔度。

表1 光潔度等級(jí)[17]Tab.1 Degree of finish[17]

2 結(jié)果與討論

2.1 模型準(zhǔn)確性驗(yàn)證

為驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性，本研究搭建了噴嘴霧化實(shí)驗(yàn)裝置，采用與模擬工況一致的5個(gè)進(jìn)口壓力對(duì)旋流式噴嘴的霧化性能進(jìn)行測(cè)試，從噴霧形態(tài)及質(zhì)量流量?jī)煞矫孢M(jìn)行驗(yàn)證。

通過數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究均可觀察到空心錐狀的噴霧場(chǎng)，兩者對(duì)比結(jié)果如圖3所示。圖3（a）所示為模擬結(jié)果的噴霧場(chǎng)水體積分?jǐn)?shù)分布，深紅色部分代表純液態(tài)水，深藍(lán)色部分代表純空氣，過渡色部分顏色深淺代表該網(wǎng)格內(nèi)液態(tài)水所占比例大小，圖3（b）為實(shí)驗(yàn)霧化效果實(shí)拍圖。

圖3 模擬與實(shí)驗(yàn)的噴霧形態(tài)對(duì)比Fig.3 Atomization shapes comparison by simulation and experiment

圖4 霧化錐角測(cè)量Fig.4 Measuring the atomization cone angle

在噴霧形態(tài)中，霧化錐角是一個(gè)重要的指標(biāo)，用來描述噴霧的覆蓋范圍，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量霧化錐角可通過噴嘴下一定高度的液膜邊界與噴霧錐中心線之間的夾角來確定[18]，圖4所示為入口條件為0.6 MPa時(shí)霧化錐角測(cè)量圖，由噴嘴出口截面中心向下作高度為L(zhǎng)0的垂線，由垂點(diǎn)作水平線交液膜邊界的于點(diǎn)1和點(diǎn)2，再由這兩點(diǎn)作兩條沿液膜方向交于噴嘴出口的直線，得兩線間的夾角即為霧化錐角。對(duì)于模擬結(jié)果霧化錐角的測(cè)量，采用如下3種方法：

方法Ⅰ，利用軸向速度與合速度計(jì)算霧化錐角[19]：

α=arccosva/v

（3）

方法Ⅱ，利用軸向速度、切向速度、徑向速度計(jì)算霧化錐角[20]：

（4）

方法Ⅲ，利用液膜厚度計(jì)算霧化錐角[21]：

（5）

式中：v為流體合速度，m/s；vr為徑向速度，m/s；vt為切向速度，m/s；va為軸向速度，m/s；X為空氣核所占面積系數(shù)。

表2 錐角測(cè)量結(jié)果對(duì)比Tab.2 Comparison of cone angle measurements

除噴霧形態(tài)外，流量也是霧化的關(guān)鍵指標(biāo)，可直接反映造雪機(jī)的造雪量，圖5所示為實(shí)驗(yàn)中噴嘴出口流量與模擬值的對(duì)比。由圖5可知，隨著壓力增加，兩者流量增加趨勢(shì)相近，模擬值比實(shí)驗(yàn)值穩(wěn)定高7.65%，該誤差產(chǎn)生的原因可能為：噴嘴實(shí)際流量較小，實(shí)驗(yàn)中選用的流體流通管道尺寸較小，進(jìn)而導(dǎo)致所選用的渦街流量計(jì)測(cè)量精度不能得到保證。

圖5 流量隨入口壓力的變化Fig.5 Variation of flow rates under different inlet pressures

通過對(duì)比霧化形態(tài)、流量值可知，數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的霧化數(shù)據(jù)誤差在±10%以內(nèi)，吻合良好，數(shù)值模型準(zhǔn)確可靠，可用于研究旋流噴嘴中流體的霧化過程。

2.2 空氣渦

液膜破碎過程中，氣液界面處波的形成與增長(zhǎng)是導(dǎo)致液膜破碎的重要原因[22]，是影響霧化效果的關(guān)鍵。在氣液界面的形成與發(fā)展過程中，空氣渦對(duì)于液膜厚度及其內(nèi)外表面上表面波的演化有著重要影響。在判斷噴霧形態(tài)、霧化錐角、噴霧穩(wěn)定性方面，空氣渦具有重要意義。但實(shí)驗(yàn)中很難對(duì)空氣渦進(jìn)行觀測(cè)并分析，所以通過模擬計(jì)算對(duì)其進(jìn)行分析是必要的。

2.2.1 空氣渦的形成

液態(tài)水經(jīng)螺旋結(jié)構(gòu)導(dǎo)流后獲得離心力，在旋流室內(nèi)進(jìn)一步發(fā)展，在其內(nèi)部形成穩(wěn)定的空氣渦，而不是將旋流室填充滿。實(shí)驗(yàn)過程很難監(jiān)測(cè)到流體在噴嘴內(nèi)部的發(fā)展與潤(rùn)濕過程，因此通過數(shù)值模擬對(duì)入口壓力為0.6 MPa時(shí)空氣渦的形成及發(fā)展過程進(jìn)行分析。

圖6所示為流動(dòng)發(fā)展時(shí)噴嘴內(nèi)部的潤(rùn)濕過程，在旋流式噴嘴的霧化過程中，液態(tài)水自螺旋結(jié)構(gòu)流出，保持較高的離心力，沿旋流室內(nèi)壁貼壁流動(dòng)，逐漸對(duì)旋流室進(jìn)行填充，在中心軸線附近，高壓且高速旋轉(zhuǎn)的液體會(huì)對(duì)外部空氣產(chǎn)生卷吸作用，在旋流室與出口平直段形成連續(xù)錐形空氣渦。

圖7、圖8所示為噴嘴z軸截面內(nèi)部流場(chǎng)的壓力與速度變化矢量云圖，可對(duì)空氣渦形成機(jī)制進(jìn)行分析。首先，液態(tài)水自螺旋結(jié)構(gòu)流入錐形旋流室，越靠近出口平直段，旋流室結(jié)構(gòu)的收縮作用越顯著，流體動(dòng)壓值和速度值逐漸增大。液態(tài)水在經(jīng)出口平直段噴出至外部流域過程中，隨著內(nèi)外流場(chǎng)的壓差變化，動(dòng)壓逐漸減小，速度逐漸增大，流體的壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。在整體圖中可以看到空氣錐的存在，但內(nèi)部流場(chǎng)情況難以觀察，因此對(duì)其進(jìn)行局部放大處理。放大圖顯示：空氣錐內(nèi)部壓力為負(fù)值，其軸中心處壓力方向與出液方向正背離，從氣錐中心到氣液交界面，壓力方向逐漸發(fā)生改變，并開始向正壓轉(zhuǎn)換；氣錐軸中心的速度方向也與出液方向正背離，靠近氣液交界面，方向開始向出液方向轉(zhuǎn)換。空氣渦處壓力與速度變化趨勢(shì)解釋了液態(tài)水由噴嘴噴出過程中空氣渦形成的內(nèi)部原因。

圖6 入口壓力為0.6 MPa時(shí)空氣渦形成過程Fig.6 Formation process of air vortex formation at the inlet pressure of 0.6 MPa

圖7 入口壓力為0.6 MPa時(shí)z軸截面壓力變化矢量圖Fig.7 Vector graphics for pressure variation of z-axis section at the inlet pressure of 0.6 MPa

圖8 入口壓力為0.6 MPa時(shí)z軸截面速度變化矢量圖Fig.8 Vector graphics for velocity variation of z-axis section at the inlet pressure of 0.6 MPa

2.2.2 空氣渦對(duì)霧化效果的影響機(jī)制

由上述可知，空氣渦的存在影響著噴嘴內(nèi)流場(chǎng)分布及氣液界面的形成，因此本節(jié)對(duì)噴嘴出口的液態(tài)水體積分?jǐn)?shù)分布及速度場(chǎng)進(jìn)行分析。

式(5)中：Vt為tn時(shí)刻的物體漂移速度，漂浮物經(jīng)一時(shí)間步長(zhǎng)Δt后漂移至Stn+1。式(5)一般被稱為歐拉-拉格朗日追蹤法。如果Δt足夠小，漂移物體的運(yùn)動(dòng)軌跡可以被近似分解成一系列離散的勻速運(yùn)動(dòng)的疊加，重復(fù)以上過程就可以不斷更新物體的漂移位置。如第1.1節(jié)所述，在物體位置更新過程中需要考慮風(fēng)場(chǎng)和流場(chǎng)的不確定性對(duì)漂移速度的影響。此外，失蹤物體的初始位置在實(shí)際中往往不精確，而是以可能存在的區(qū)域表示。因此，將物體可能的初始位置區(qū)域內(nèi)的流場(chǎng)所在位置用矩陣表示為

空氣渦的尺寸決定出口噴霧場(chǎng)的液態(tài)水分布情況，與液膜厚度成反比，可作為預(yù)測(cè)霧化效果的依據(jù)。入口壓力為0.6～1.4 MPa時(shí)噴嘴出口截面水體積分?jǐn)?shù)分布如圖9所示，由圖9可知，水的體積分?jǐn)?shù)以噴嘴軸線呈對(duì)稱分布，在半徑為0～0.44 mm的近軸心位置體積分?jǐn)?shù)為0，在半徑為0.44～0.57 mm處體積分?jǐn)?shù)在0～1之間，在半徑為0.57～0.80 mm的近壁面處體積分?jǐn)?shù)為1。體積分?jǐn)?shù)為0的區(qū)域表示該區(qū)域內(nèi)只存在空氣，而體積分?jǐn)?shù)在0～1之間表示該區(qū)域?yàn)榭諝馀c液態(tài)水交匯的氣液邊界。由于氣水交匯處氣水間的作用劇烈，分界不顯著，定義水體積分?jǐn)?shù)為0.5以上的區(qū)域?yàn)橐后w區(qū)域即液膜。可以看出在0.6～1.4 MPa入口壓力變化范圍內(nèi)，出口截面上體積分?jǐn)?shù)分布基本一致，空氣錐大小未發(fā)生變化，液膜厚度穩(wěn)定于0.51 mm，一定程度上反映了霧化錐角保持不變。

噴嘴出口是半徑為8 mm的圓形截面，入口壓力為0.6 MPa時(shí)噴嘴出口截面流體速度沿徑向分布情況如圖10所示。流體合速度v由徑向速度vr、軸向速度va及切向速度vt合成。由10圖可知，出口液態(tài)水的速度分量中軸向速度和切向速度值較大，徑向速度值較小，這是由于出口段的平直尺寸特征流體的徑向運(yùn)動(dòng)的限制導(dǎo)致。而空氣渦的存在，使得以圓心為中心，半徑為±0.386 mm區(qū)域內(nèi)，軸向速度為負(fù)值，徑向速度與切向速度基本為0。由于壁面處的邊界層效應(yīng)，在靠近壁面±0.8 mm的位置，速度梯度較大，而由于空氣渦的存在，在氣液邊界處亦形成了邊界層，由噴嘴軸心至氣液邊界0.51 mm的區(qū)域內(nèi)徑向速度與切向速度增長(zhǎng)較快，噴嘴出口液體速度的分布體現(xiàn)了空氣渦對(duì)流場(chǎng)的影響。

圖9 出口截面水體積分?jǐn)?shù)徑向分布Fig.9 Radial distribution of water volume fraction in outlet cross-section

圖10 出口截面速度沿徑向分布Fig.10 Velocity distribution along the radial direction in the outlet cross-section

2.3 霧化粒徑變化

基于團(tuán)隊(duì)前期實(shí)驗(yàn)研究[23]發(fā)現(xiàn)，隨著噴嘴入口壓力由0.6 MPa增至1.4 MPa，霧化粒徑（sauter mean diameter，SMD）逐漸減小。噴嘴出口處液膜破碎至液滴是一個(gè)復(fù)雜過程，與液膜自身厚度、流體表面張力、黏性力作用和空氣動(dòng)力等因素有關(guān)。

霧化粒徑與液膜厚度隨入口壓力的變化如圖11所示。模擬計(jì)算表明，隨著入口壓力的增加，噴嘴出口處的液膜厚度基本保持不變，而對(duì)噴嘴出口處的流體平均速度分析表明，流體的切向速度與軸向速度提升顯著（圖12）。霧化過程在常溫常壓環(huán)境下進(jìn)行，因此流體物性如表面張力、黏性力等未發(fā)生變化，所以推測(cè)霧化粒徑下降的原因?yàn)椋弘S著入口壓力增加，噴嘴出口流體速度增加，空氣與流體間的相互作用增強(qiáng)，即空氣動(dòng)力相對(duì)增強(qiáng)，液膜破碎效果得到提升。

圖11 液滴粒徑、液膜厚度隨壓力變化Fig.11 Variation of droplet size and film thickness under different pressure changes

圖12 出口軸向、徑向、切向速度值隨壓力變化Fig.12 Variation of axial,radial and tangential velocity with pressure

2.4 內(nèi)壁面光潔度對(duì)霧化效果的影響

內(nèi)壁面光潔度是決定流體流動(dòng)過程的重要因素，也是工程應(yīng)用中?？紤]的因素，模擬仿真研究表明，合理的改變光潔度可以改變霧化效果，從而滿足噴嘴設(shè)計(jì)需求。

當(dāng)噴嘴內(nèi)壁面光潔度改變時(shí)，其內(nèi)部流體的流態(tài)會(huì)發(fā)生改變，主要為空氣柱形態(tài)的變化，如圖13所示。以光潔度等級(jí)▽4為基準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上提高光潔度，霧化過程形成的空氣渦形態(tài)基本不發(fā)生變化，霧化錐角基本保持79.13°不變；而隨著光潔度降至▽1時(shí)，液態(tài)水將填滿整個(gè)旋流室，空氣渦減小，霧化錐角降至72°。不同光潔度條件下，噴嘴出口截面水體積分?jǐn)?shù)徑向分布隨光潔度變化如圖14所示，當(dāng)光潔度減小時(shí)，旋流室內(nèi)空氣渦減小，液膜厚度由0.29 mm最大增至0.39 mm，液膜厚度增加，通過模擬結(jié)果計(jì)算得液態(tài)水所受到的阻力最高減小約1.1%。

圖13 不同光潔度下水體積分?jǐn)?shù)沿噴嘴z軸截面分布Fig.13 Water volume fraction at the z-axis section with different degrees of finish

圖14 不同光潔度下出口位置水體積分?jǐn)?shù)徑向分布Fig.14 Water volume fraction distribution of radial-position at outlet with different degrees of finish

為分析當(dāng)光潔度降至一定程度，空氣渦變化的原因，對(duì)噴嘴出口截面徑向位置上流體的速度變化進(jìn)行分析，得到如圖15所示結(jié)果。模擬計(jì)算表明，在表面光潔度等級(jí)▽4基礎(chǔ)上，提升光潔度，出口流體速度值基本無變化；當(dāng)光潔度降至一定程度時(shí)，在液膜處，切向速度平均值減小18.38%，軸向速度平均值減小4.2%，徑向速度平均值增加6%；在近壁面處，切向速度減小，徑向速度和軸向速度值則基本保持不變；而在靠近氣液邊界處，各速度分量值增大，推測(cè)由于粗糙度增大，湍流脈動(dòng)效果增強(qiáng)導(dǎo)致。分析可知，當(dāng)光潔度降至一定程度時(shí)，從整體上看，液膜內(nèi)流體的切向與軸向平均速度減小，但徑向速度增大，徑向速度的增加提高了流體向旋流室軸線中心填充的能力，即加強(qiáng)了液態(tài)水對(duì)于旋流室的填充作用，使空氣錐減小。

在液滴尺寸滿足凝結(jié)成雪的條件下，噴嘴出口流量決定造雪量，所以流量也是造雪機(jī)用霧化噴嘴的重要性能指標(biāo)。模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)，噴嘴內(nèi)壁面光潔度改變會(huì)對(duì)噴霧過程噴嘴的流量大小產(chǎn)生影響。噴嘴流量與內(nèi)壁面光潔度關(guān)系如圖16所示，以噴嘴實(shí)際光潔度等級(jí)▽4為基準(zhǔn)，提高噴嘴內(nèi)壁面光潔度對(duì)流量無影響，流量基本穩(wěn)定在36.56 mL/s；當(dāng)降低光潔度至一定程度時(shí)，如至▽2、▽1時(shí)，流量增至41.5、44.8 mL/s，最高約提升22.5%。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因?yàn)?，?dāng)壁面光潔度下降不顯著時(shí)，對(duì)流體流動(dòng)沿程阻力及液態(tài)水旋流過程的影響較小，流量增加不顯著，但當(dāng)光潔度降至一定值時(shí)，隨著沿程阻力增加，流體在旋流室內(nèi)的旋流作用被削弱的作用增強(qiáng)，流體對(duì)旋流室填充效果增強(qiáng)，流體流通面積變大，空氣渦減?。▓D13），流量增加。

圖15 出口速度隨光潔度的變化Fig.15 Variation of the outlet velocity under the different finish degree

圖16 噴嘴流量隨內(nèi)壁面光潔度的變化Fig.16 Variation of flow rate under different finish degrees in nozzle′s inner wall surface

3 結(jié)論

利用VOF方法對(duì)造雪機(jī)用旋流噴嘴在不同入口壓力下的霧化過程及內(nèi)壁粗糙度對(duì)噴嘴霧化性能的影響進(jìn)行了研究，并對(duì)不同入口壓力下噴嘴的霧化性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得到結(jié)論如下：

1）噴嘴霧化的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比研究表明，入口壓力在0.6～1.4 MPa區(qū)間增加時(shí)，噴嘴出口流量與之成正比，霧化錐角及液膜厚度則保持穩(wěn)定，模擬研究的霧化錐角與流量數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間誤差在±10%以內(nèi)。

2）在噴嘴旋流室到出口之間存在連續(xù)的錐形空氣渦，噴嘴中心軸線上軸向速度占主導(dǎo)，切向速度與徑向速度接近0，靠近氣液邊界，切向速度與徑向速度則逐漸增大，增大的動(dòng)力來自軸向速度的減小，空心錐形霧化場(chǎng)逐漸形成。

3）隨著噴嘴入口壓力增加，霧化粒徑減小，對(duì)模擬結(jié)果分析可得，在所研究的壓力范圍內(nèi)，出口處流體的液膜厚度與霧化錐角基本保持不變，流體速度增加，霧化粒徑減小的原因是流體與空氣間的作用加強(qiáng)，增強(qiáng)了破碎效果。

4）研究了噴嘴內(nèi)壁光潔度改變對(duì)霧化效果的影響，當(dāng)光潔度降低時(shí)，噴嘴內(nèi)流場(chǎng)發(fā)生了改變，空氣渦和霧化錐角均減小，但流量最大約提高25.5%。