航空发动机中燃油通过喷嘴雾化成为液滴后进入燃烧室,被点火装置点燃后发生燃烧,这一整个过程为航空发动机的运行提供了能量,实际航空燃气涡轮风扇发动机中往往采用离心式喷嘴进行燃油喷射,因此对离心式喷嘴喷雾特性的研究显得尤为必要。本文对离心式喷嘴喷雾实验平台的设计和实现做了简单的介绍。实验部分则是将正癸烷作为航空煤油的模型燃料,选用某型航空燃气涡轮风扇发动机中的离心式喷嘴,根据实际发动机中所面临的不同喷射压力,环境压力和环境温度等工况进行喷雾实验,应用阴影法与纹影法,通过高速相机拍摄了正癸烷喷雾图像,定性分析了喷雾形态,喷雾表面结构等宏观特性,使用MATLAB软件进行喷雾图像处理,从原始图像中提取出喷雾锥角和液膜破碎长度等喷雾宏观特性并进行量化分析。实验得到了该喷嘴随着喷射压力的增大所能达到的最大喷雾锥角为87°,能正常工作的最大背压为1.75MPa,并揭示了高背压加强了气动力而高环境温度减小了液膜的表面张力和粘性力,两者都起着促进雾化的作用。随后运用VOF单向耦合法对从喷嘴内部流动到液膜破碎雾化成液滴的全过程进行数值模拟,根据数值模拟结果将喷孔出口截面划分为中心附近做直流无旋运动的气相区,壁面附近做旋转离心运动的液相区以及位于两者之间的气相受液相卷吸作用而形成的过渡区。通过轴向速度和气相体积分数计算得到过滤了气相体积影响的平均有效液膜厚度,发现平均有效液膜厚度随着背压的增大先增大后趋于不变。通过喷雾模拟与实验结果的对比发现VOF单向耦合法对于宏观喷雾特性如喷雾锥角和液膜破碎长度的预测有较高的精度。本文通过实验分析了不同环境工况下喷雾宏观特性的变化,为实际工程中的航空涡轮风扇发动机燃烧室的设计,喷射压力的控制以及环境气流的营造提供了理论上的指导。同时应用喷嘴内部流动和外部环境喷雾耦合求解的数值模拟方法进行了初步探索,为离心式喷嘴喷雾演化和发展全过程的研究提供了新的思路。