利用计算流体软件FLUENT建立了喷水室内喷嘴及喷嘴出口外部流场的三维数学模型。采用标准靴湍流模型模拟了喷嘴内部及出口外部流场，并根据各种情况分析了喷嘴参数对流场速度分布、压力分布和出口速度的影响。结果表明，喷嘴的扩散角和扩散段尺寸对喷嘴及出口流场影响较大：喷嘴的扩散角直接影响喷嘴出口后液滴的方向和速度大小，并影响流场的湍流分布情况，影响流场的紊流区域分布，最终影响水滴与风流的热湿交换；扩散段尺寸影响流场压力分布，特别会产生负压区直接影响射流后液滴的状态。

对气-液内混式高压喷嘴的液体流量特性及雾化特性进行了实验研究.分析了操作参数、喷嘴混合室进、出口孔径对两种特性的影响规律.为喷嘴的设计提供了依据.

为有效控制由掘进机截割头旋转破碎引发的粉尘污染,基于高压喷雾在涡旋气体射流场中的运动规律及二次雾化破碎特性,研制了一种可以阻隔工作区域高质量浓度粉尘迁移扩散的新型掘进机外气动涡旋雾幕控尘装置。绘制了包含掘进系统的气动涡旋雾幕控尘装置的比例模型,并通过利用CFD数值模拟软件获得该型设备外部风流场迁移规律和液滴粒子运动规律,以模拟结果为理论基础建立实验平台,并对设备的雾化性能及控尘性能进行了实验测定。模拟结果表明:在环状风筒前端形成了完整旋转风幕,外环高压喷雾受内环高速旋转风流冲击,加剧了液滴的破碎、迁移扩散与捕尘性能。雾化性能实验结果表明:该型设备雾化性能主要由气体射流与高压喷雾的相间速度差决定,喷雾夹角为45°~75°,相间速度差较大,气相射流风速对雾化性能影响占主导地位;喷雾夹角大于75°时

针对不同工况的高压喷射流,利用VOF算法基于OpenFOAM开源平台开展流场模拟研究。模拟结果显示,当压差为10 MPa时,液核结构始终保持光滑的圆柱状轮廓,未发生雾化现象,靶件表面的压力分布及总打击力总体较为平稳;压差为30,50 MPa的工况均存在明显的一次雾化现象,液核表面形成坑洼不平的形貌特征,并产生众多小液滴散布于液核四周,喷雾锥角分别为1.2°和1.6°,广泛存在的压力波证实喷射流存在跨音速流动现象,在喷口出口处产生数量巨大的漩涡结构,靶件表面的压力分布变化剧烈,产生瞬时压力峰值,分别高达32.5,54.5 MPa,总打击力具有较大的波动趋势,其标准差为0.136和0.517。研究表明,雾化现象导致靶件表面的压力分布剧烈波动,诱发瞬时压力峰值并使总打击力剧烈波动,从而能够提升高压清洗效果。

雾化吸入是临床上常用的介入手段,可帮助气管切开患者进行机械通气,也能够以更有效地方式为呼吸道疾病患者给药。研究从雾化的基本原理着手,分析典型雾化器的几何结构,根据作用机理将雾化过程划分为毛细上升,喷口雾化及撞击回流和气溶胶喷出等三个阶段,并结合流体体积法对雾化过程所涉及到的二相流动进行数值分析。稳态分析结果验证了喷口处由于气流压力小于大气压而产生的负压,确认了毛细上升过程中驱动药液运动的核心动力。瞬态分析结果发现药液沿着液膜-液丝-液滴的流程逐渐雾化成液滴。这些分析结果厘清了雾化器的基本工作过程,对后续雾化器的性能表征和结构优化设计具有指导意义。

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。

为了解决细水雾喷头喷雾保护半径小的问题，研制了一种新型细水雾灭火喷头。该喷头由一个喷头壳体、连接体以及多个喷嘴组成。在CFD仿真中，将两级雾化喷嘴的速度场和水体积分数分布与单级雾化喷嘴的对应仿真结果分别进行对比，并优化了两级雾化喷嘴的结构参数。试验测量了雾滴直径、喷雾密度分布并和仿真结果进行对比验证。介绍了细水雾灭火试验的装置和测温方法并采用研制的喷头进行了细水雾灭火试验。研究表明，该喷头具有2m的喷雾保护半径，采用该喷头产生的细水雾具有高效的灭火能力在消防领域具有实用价值。