为提高某型号航空燃油离心式喷嘴的综合雾化性能,对喷嘴的结构参数进行优化设计。基于流体体积(VOF)模型,模拟了喷嘴的内外流场,并通过试验验证了仿真模型的可靠性。为节省多次试验和数值模拟的成本,基于响应面法(RSM)建立了以喷嘴扩张段长度、等直段直径、等直段长度、收缩半角、扩张半角为设计变量,雾化锥角和质量流率为响应变量的代理计算模型。基于得到的表达式,分析了设计变量对响应变量的贡献度和交互影响作用,结果表明扩张半角对雾化锥角的贡献最大,呈正相关;质量流率受等直段直径的影响最为显著,随着等直段直径的增加而增加,但随着收缩半角的增大而减小。以雾化锥角和质量流率为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化,优化结果表明优化后的结构参数使得离心式喷嘴的雾化锥角和质量流率分别提高了8.3%和32.4%。

在离心式喷嘴结构设计的基础上，对该喷嘴流量的雾化性能进行了试验研究，研究结果表明该喷嘴的流量基本上跟出口压力的平方根成正比，且喷嘴的流量系数基本上不随外界压力的变化而变化，只与本身结构有关。试验结果为理论分析提供了实践依据。