近日，研究院何成明博士、何志霞教授团队在流体力学领域顶级期刊《Physics of Fluids》上发表研究性论文“Spray combustion characteristics of a gas–liquid pintle injector with variable swirl intensities”（ DOI: 10.1063/5.0164130）。江苏大学为该论文的第一完成单位，何成明博士为论文第一作者。

变推力发动机技术在宽速域空天飞行器和可回收火箭助推器方面具有优越性，其中针栓喷注器以其结构简易和流量连续调节等优势是较优的变推力方式选择。按燃料体系划分，可以分为气/液和液/液喷注形式。气/液喷注（一般气体为轴向喷注）相比液/液喷注的优势在于，高速喷射的气体造成的剪切作用可以让液体燃料射流更容易破碎，然而由于气体密度远小于液体，导致气体喷射速度远大于液体，造成动量比过小，喷雾锥角很小，导致传统的气液针栓喷注器喷雾特性很差。为了解决该问题，本文提出了一种旋流辅助雾化且旋流度可调的气液喷注形式。一方面，轴向气体采用旋流喷注，减小轴向动量增大喷雾锥角，同时利用旋流在周向的剪切作用辅助雾化；另一方面，气体分别通过径向和切向进口，形成无旋和有旋的气流，通过合理分配各自的流量，实现对气相旋流度的可调，实现最佳的喷雾锥角和雾化特性；同时利用气相旋流形成的中心气核低压区，促进射流根部的破碎，改善喷雾特性。本文将对该改进设计进行实验和数值模拟，验证气相旋流喷注对雾化和燃烧特性的改善，研究不同旋流度对喷雾和燃烧特性的影响。在喷雾特性评价方面，分别从SMD和Voronoi图两方面表征喷雾，两者耦合才能构造出完整的喷雾燃烧的液滴群燃烧亚网格模型。这对喷雾燃烧问题提供一些新的认识，对后期研究喷雾燃烧的液滴群燃烧模型提供理论指导。

本研究得到了国家自然科学基金项目的资助。

文章链接：https://pubs.aip.org/aip/pof/article-abstract/35/9/097111/2910462