Flow characteristics of supersonic twin-fluid atomizers

초음속 2유체 분무노즐의 유동 특성

Twin-fluid atomization has been widely used in combustors and process industries because of its high performance and simple structure. Flow visualization and pressure measurements were conducted to investigate the effects of gas flow in twin-fluid atomization. Schlieren photographs showed that changes in atomizing gas pressure, altered the wave patterns, and the lengths of both recitrculating toroid (impinging stangnation point) nad supersonic flow region in the jet. A longer supersonic wave pattern like net-shape wqas observed as atomizing gas pressure increased. The disintegration phenomenon of liquid delivery tube. The variation of spray angles with gas pressures were obtained by visualization using laser sheet beam. Suction pressuresat the nozzle orifice exit and recirculating region are shown to be used to estimate the stable atomization condition of a twin-fluid atomizer.

공정산업분야 및 분무연소분야에서 많이 사용되고 있는 2유체 분무기에서 출구 초음속유동의 가시화와 하류의 가스압력 측정 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 과소팽창 또는 과대팽창 초음속노즐 유동에서 출구 Mach수가 일정한 경우, 유동이 박리하지 않는다면 가스의 정체압력(유량)이 증가함에 따라 노즐출구에서 충돌정체점까지의 길이와 초음속 유동영역의 길이는 증가한다. 2) 스피팅 현상은 액체공급관 출구의 흡인압력은 분사가스압력이 증가함에 따라 단조증가하지만 분사가스압력이 0.5MPa이상이 되면 증감현상이 커지며 돌출형 노즐에서 유동박리시 급격히 증가한 다음 거의 일정하게 유지된다. 4) 액체공급관 하류축상의 압력변화는 출구의 음압에서 충돌정체점까지 상승한 다음 급강하하고 충격파 세포상의 구조에 따라 진동하면서 대기압에 도달한다.