吸气式高超声速飞行器技术已经成为世界强国争相角逐的空天领域前沿焦点技术。然而，作为核心动力装置，超燃冲压发动机研制仍面临液态燃料雾化机理不清晰、喷雾特性未掌握等关键难题。本书系统总结了作者课题组长期开展超声速气流条件下液体横向射流雾化研究的主要成果，包括表面波演化与破碎雾化机理、喷射近场的喷雾流场特征、喷雾的分布特性与空间形态、雾化特性与燃烧室结构影响、混合特性及混合增强方法等内容，充分展示了超声速气流中液体横向射流雾化研究的最新成果，并探索了面向发动机的实际应用。
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目录
第1章绪论1
1.1研究背景与意义1
1.2超声速气流中液体横向射流雾化过程研究方法5
1.2.1理论研究5
1.2.2实验研究8
1.2.3数值研究14
1.3超声速气流中液体横向射流喷雾的分布特性研究进展20
1.3.1穿透深度20
1.3.2展向宽度23
1.4超声速气流中液体横向射流喷雾的雾化特性研究进展26
1.4.1液滴粒径分布26
1.4.2液滴速度分布28
1.5小结32
参考文献33
第2章超声速气流中液体横向射流喷雾近场特征47
2.1弓形激波特征与运动规律47
2.1.1弓形激波起始点与脱体距离48
2.1.2弓形激波角度53
2.1.3弓形激波的振荡分布58
2.2二次激波结构及其发展演化61
2.2.1二次激波的相似特征与匹配方法62
2.2.2二次激波位置及局部流场结构66
2.2.3二次激波的动态演化69
2.3表面波增长与演化71
2.3.1图像处理与特征提取71
2.3.2表面波的定量描述78
2.3.3迎风面速度分布与加速特性84
2.3.4表面波振幅的增长规律93
2.3.5表面波波长的空间演化98
2.4小结102
参考文献103
第3章超声速气流中液体横向射流雾化过程与雾化机理105
3.1液体横向射流雾化机理105
3.1.1喷雾分区105
3.1.2液柱破碎机理111
3.1.3表面破碎机理115
3.1.4液滴破碎机理118
3.2液体横向射流喷雾场分层122
3.2.1流向分层122
3.2.2纵向分层124
3.3液体横向射流雾化过程建模126
3.3.1连续液柱建模127
3.3.2液柱变形计算133
3.3.3实验验证138
3.4小结145
参考文献145
第4章超声速气流中液体横向射流喷雾穿透深度特性150
4.1穿透深度的数学模型150
4.1.1基准穿透深度150
4.1.2半经验模型152
4.1.3穿透深度敏感性分析153
4.2工作参数对穿透深度的影响156
4.2.1喷注压降的影响156
4.2.2液气动量比的影响161
4.2.3来流温度的影响163
4.2.4来流总压的影响167
ⅹ超声速气流中液体横向射流雾化过程与喷雾特性目录ⅸ
4.3结构参数对穿透深度的影响169
4.3.1喷嘴直径的影响169
4.3.2喷嘴形状的影响172
4.3.3喷注位置的影响173
4.4喷雾分数与边界带175
4.4.1概念175
4.4.2喷雾分数的计算176
4.4.3多参数协同作用规律178
4.4.4纵向边界带模型181
4.5小结184
参考文献184
第5章超声速气流中液体横向射流喷雾分布特性186
5.1横截面喷雾分布特性186
5.1.1瞬态结构186
5.1.2喷雾分数的分布规律187
5.1.3喷雾分数的参数影响规律188
5.2“Ω”形喷雾横截面形成机理190
5.2.1喷雾的气相流场研究190
5.2.2“Ω”形分布形成机理193
5.3横向射流喷雾展向宽度影响规律197
5.3.1喷嘴形状的影响197
5.3.2喷注压力的影响198
5.3.3喷嘴直径的影响200
5.3.4喷注角度的影响200
5.4喷雾三维结构201
5.4.1横截面分布的数学描述202
5.4.2喷雾的三维分布模型204
5.4.3喷雾的三维拓扑结构205
5.5小结208
参考文献209
第6章超声速气流中液体横向射流喷雾的雾化特性211
6.1平均直径计算方法211
6.1.1有限样本SMD计算211
6.1.2概率阈值法214
6.1.3数据率分析218
6.2液滴尺寸分布规律220
6.2.1单点液滴尺寸统计分布220
6.2.2液滴尺寸纵向分布规律223
6.2.3液滴尺寸流向分布规律230
6.2.4喷注压降的影响234
6.2.5喷嘴直径的影响240
6.3液滴速度分布规律247
6.3.1单点速度统计分布247
6.3.2流向速度空间分布规律248
6.3.3纵向速度空间分布规律253
6.3.4喷嘴直径的影响256
6.4液滴尺寸分布模型261
6.4.1液滴尺寸概率分布261
6.4.2最大熵原理265
6.4.3基于物理量守恒的分布模型268
6.4.4基于特征直径约束的分布模型273
6.5小结282
参考文献282
第7章燃烧室结构对雾化特性的影响284
7.1凹腔燃烧室液滴尺寸与速度分布284
7.1.1中心对称面数据率分析284
7.1.2中心对称面液滴尺寸分布287
7.1.3中心对称面液滴速度分布288
7.2凹腔内部液滴尺寸与速度分布292
7.2.1凹腔内部数据率分析292
7.2.2凹腔内液滴的尺寸分布293
7.2.3凹腔内部液滴的速度分布296
7.3液滴在凹腔燃烧室中运动过程300
7.3.1喷雾分布数值模拟300
7.3.2液滴运动过程分析304
7.4凹腔尺寸对喷雾特性的影响306
7.4.1凹腔尺寸对穿透深度的影响307
7.4.2凹腔尺寸对液滴尺寸的影响308
7.4.3凹腔尺寸对液滴速度的影响311
7.5小结315
参考文献316
第8章超声速气流中液体横向射流喷雾混合特性317
8.1脉动喷射对混合特性的影响317
8.1.1方波脉冲射流317
8.1.2正弦波动射流325
8.2气体伴随射流对喷雾混合特性的影响347
8.2.1研究方案348
8.2.2数据处理方法363
8.2.3工作参数对混合特性的影响367
8.2.4结构参数对混合特性的影响374
8.2.5气体伴随射流条件下的穿透深度模型382
8.3小结384
参考文献385
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