Atomization Characteristics of Shear Coaxial Injectors

전단 동축형 인젝터의 미립화 특성에 관한 연구

The effects of injection conditions on the droplet sizes resulting from the disintegration of a liquid jet by a fast annular gas stream have been investigated using PDPA. The gas/liquid momentum ratio M = $\rho$$_{g}$ $U_{g}$$^2$/$\rho$$_1$ $U_1$$^2$ and Weber number We = $\rho$$_{g}$ $g^2$ $D_1$/$\sigma$ are selected as key parameters in atomization of shear coaxial spray from the fluid mechanics standpoint. It is revealed that SMD( $D_{32}$) varies inversely with gas/liquid momentum ratio(M), whereas Weber number(We) has little effect on the droplet sizes as gas velocities increase. It is found that gas/liquid momentum ratio is more dominant factor controlling the breakup and atomization process of shear coaxial spray. Finally, an empirical correlation between SMD and injection conditions(i.e. gas/liquid momentum ratio M and Weber number We) is proposed based on the experimental results.

전단 동축형 인젝터의 분사조건이 분무 액적의 크기에 미치는 영향을 조사하기 위하여 PDPA를 이용한 실험을 수행하였다 분무 액적이 빠른 동축 기체에 의한 액체 제트의 분열로부터 생성되는 점을 고려하여, 기체와 액체 사이의 운동량 비(M)와 웨버 수(We)를 분사조건의 주요 변수로 선택하였고, 실험을 통하여 이들의 상대적인 영향력을 파악할 수 있었다. SMD( $D_{32}$)가 운동량 비에 반비례한다는 사실이 관측된 반면, 동축 기체의 속도가 증가함에 따라 웨버 수에는 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타나, 운동량 비가 액체 제트의 분열 및 미립화 과정에서 웨버 수보다 중요한 역할을 담당하리라 예상된다. 본 연구에서는 이러한 실험결과를 바탕으로 하여 분무 액적의 크기와 분사조건(운동량 비, 웨버 수) 사이의 관계를 나타내는 실험식을 제시하였다.