燃油雾化和蒸发是航空发动机和液体火箭发动机工作过程中,燃烧不稳定性的产生和发展过程中的重要影响因素,也是燃烧不稳定性研究中的一个重要的主动控制手段。在航空发动机和液体火箭发动机的研制过程中,会遇到各种各样的问题,尤其是燃烧不稳定性(combustion instability)问题。燃烧不稳定性问题是这些发动机的研制中制约发动机性能的一大主要因素。燃烧不稳定性可以根据燃烧室内压力震荡的频率划分,震荡频率在1000 Hz以上的不稳定燃烧称为高频燃烧不稳定性。这种频率下的不稳定燃烧,经常导致发动机部件严重的振动和热负荷增加,可在很短的时间内对发动机造成明显的破坏,对发动机安全性和稳定性产生威胁。解决燃烧不稳定性问题是研制新型航空发动机和液体火箭发动机的主要课题之一。本研究旨在分析和研究高频声振荡下航空煤油和乙醇喷雾的宏观特性,为燃烧不稳定性研究中压力振荡对喷雾作用机理的研究提供理论依据。搭建声振荡对喷雾特性影响研究的实验台架,设计和搭建台架中的燃油喷射模块、图像摄取模块和声振荡模块。获得不同条件下的喷雾图像后,利用MATLAB对采集到的图像进行处理,提取和分析相关数据。通过多阈值图像法分析高频声场对燃油裂解和破碎的影响,以及燃油喷射液柱振动的影响,以对在不同条件下的燃油雾化特性获得更深的理解。对燃油蒸发特性的研究表明,在实验的背压和温度下,燃油的蒸发速度慢。和燃油喷射的运动时间尺度相比,燃油蒸发特征时间长,声场对燃油蒸发的作用不明显。在单侧声场的作用下,燃油喷雾区域发生了一定的偏移,喷雾锥角相应地发生了变化。同时,声场的存在对燃油喷雾的雾化效果有优化作用,燃油喷雾在空间的散布更加分散。在双侧声场的影响下,声振荡对燃油雾化的优化效果更好。通过比较声振荡对煤油和乙醇的影响可知,声场的存在对煤油的影响更大。这是由于煤油的粘度大,管内流动慢,湍流发展程度低,初次雾化和二次雾化产生的液滴颗粒粒径大。煤油喷雾区域运动液滴的速度小,喷雾流场区域对空气的卷吸作用弱,容易受到外部干扰的影响。