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%。

针对1种带出口扩张段的射流式气动雾化喷嘴,将气液比的2个影响因素空气流量及燃油流量分开,通过试验分析了空气流量、燃油流量、气液2相相对速度分别对雾化性能的影响规律。采用相位多普勒激光测试仪测试喷雾下游雾化粒径,通过CCD相机及片光源拍摄其雾化锥角。结果表明:空气流量相比于燃油流量,对该型气动雾化喷嘴的雾化性能影响更大;当气液比一致时,气液2相相对速度越大,雾化粒径越小,雾化锥角越大;当气液比为0~2时,随气液比的增大,雾化锥角逐渐增大,雾化粒径逐渐减小;在气液比趋近于2时,雾化锥角达到最大值,雾化粒径达到最小值;当气液比大于2时,雾化锥角略微减小,雾化粒径基本保持不变。

为了探索喷水减温阀喷嘴结构参数变化对其雾化效果的影响,优化喷嘴结构参数,根据Fluent软件VOF模块对喷水减温调节阀的离心喷嘴进行气-液两相仿真分析。以喷嘴出口直径、旋流槽倾斜角、旋流室收缩角作为优化因素,以雾化锥角、流量系数作为雾化性能的评价指标,进行正交实验设计。基于响应面法建立雾化锥角和流量系数的代理模型,再运用粒子群优化算法对代理模型进行寻优,得到一个最优结构参数。结果表明:当出口直径为2.55 mm,旋流槽角度为40°,旋流