喷嘴结构设计与流场分析毕业设计说明书+CAD图纸(12)
式中：
ϕ_3：液滴直径小于ds的重量（容积）的份额
D3：液滴直径大于ds的重量（容积）的份额
（4） 流量密度
流量密度是指在单位时间内通过液滴速度垂直方向的单位面积上的工质的流量qv。对于机械式雾化喷嘴，流量密度一般呈马鞍形分布；对于气力式雾化喷嘴，流量密度在轴向方向上较高，离轴线方向越远，密度越小。
（5） 流量特性
气体辅助雾化喷嘴喷涂时随着流体的压力的增加而喷涂量增加，即使这类喷嘴的喷涂量很小，但是工质流体的压力变化对于喷嘴的效果影响十分明显，由试验而得到的喷涂量随着压力变化的流量特性，在提高喷涂效果是十分有益的。
在上述的五项指标中，雾化颗粒直径的分布对喷涂过程的影响最为深刻，是反映喷嘴设计好坏重要指标。
4.3 气液比对喷嘴雾化质量的影响
随着气液比(air-to-liquid ratio，ALR)的增加，雾化粒径逐渐减小，基本上在气液比增加到0.04~0.06以后，平均粒径减小明显趋缓。在高气液比时，雾化粒径的变化曲线较为平坦。分析原因是在小气液比时，气体的注入速度较低，但是随着气液比的增大，使两相流动中的流动速度增加，加强了气体对液体的剪切作用；其次是两相流动中的气体体积空隙率增大，从而使气体在出口占有更大的截面积，加强了对液体的挤压作用，使液体以更细、更薄的液膜的形式喷出；另外气体的增加会在液体中形成更多的空气或泡沫，从而使空气具有的总膨胀能增加，从而使雾化效果加强。
4.4 喷嘴喷雾研究的困难
喷嘴研究的困境主要在于喷嘴雾化过程的支配规律尚不清楚。由于涉及到连续相液体转变为大量离散相微小液滴的过程，描述雾化过程的物理模型难于建立。另外，因为尺寸一般较小，喷嘴内部的液体介质流动过程复杂，其对喷嘴的工作性能有着不可忽视的影响。再者，真实的喷嘴雾化过程往往发生在流场中，这对试验测量带来了很大困难。
5 喷嘴流场分析
5.1 状态分析
依据流场的特点，假设流体为不可压缩、稳态的粘性流体。根据流体的雷诺数是否大于雷诺数临界值2320，判断喷嘴流场是层流还是湍流。雷诺数的数值越大，惯性力相对于粘性力也越大，在惯性力作用下容易流体发生紊乱运动。
根据已知的参数及雷诺数公式可得：
R_e=VD/v （5-1）
式中：
Re—雷诺数
V—出口速度
D—出口直径
V—运动粘性系数
由计算结果可知流场处于流动状态
根据已知参数和动能k和耗散率ε的计算公式
k=3/2 〖(u_avg)〗^2 （5-2）
ε=C_μ^(3/4) k^(3/2)/l （5-3）
l=0.07L （5-4）
式中：
l——为层流长度尺寸
L——出口水力直径
I——湍流强度
u_avg——平均速度
C——经验常数，其值约为0.09
由上式可得动能和耗散率的值
k=0.0573m2.s-2
ε=0.332
5.2 喷嘴流场气液两相流数学模型
多相流动中的“相”分别有物理学中的相与动力学中相两种不同的解释，在研究多相流体流动时，常指物理学中的相，如气、液、固。两相流是指任意两种物态的组合，多相流通常指两种或两种以上的相流。