射流现象常见于工程领域与日常生活,其破碎机理研究一直都是一个有理论意义和工程实践价值的经典课题。射流流体有牛顿流体与非牛顿流体两种,其中非牛顿流体在自然界中存在的范围及实际应用都非常广泛,对其进行研究具有非常重要的科学意义和现实意义。凝胶型幂律流体其剪切应力与剪切应变呈幂指数的关系,作为一种特殊的非牛顿流体被广泛的用于各种工程应用和航天领域。本文基于此背景进行了幂律流体的射流破碎过程的实验研究。幂律流体具有独特的流变特性,其粘度较大,射流破碎难度较大,所以本文准备了三种能够帮助幂律射流破碎的喷嘴来进行试验研究。这三种形式的喷嘴分别为:撞击喷嘴、旋流喷嘴和气动喷嘴,其射流均呈现为液膜射流,分别为平面液膜、锥形液膜和环膜。根据试验需求,本研究搭建了试验平台,并制备了两种不同粘度的凝胶型幂律流体作为待测液体。在此基础上,利用高速摄像技术来对幂律流体在三种不同形式的喷嘴下的射流形貌进行摄像,从中提取表征射流破碎效果的破碎长度(首液泡长度)和扩展角(喷雾锥角)等特征参数,来详细分析射流参数、喷嘴结构参数与流体流变特性等对幂律流体射流破碎的影响。根据获得的实验结果,发现三种形式喷嘴的射流形貌均发生了五种破碎模式,但每种喷嘴的射流破碎形貌差异很大。撞击射流试验过程中喷射压力、喷嘴结构参数和流体物性均对射流破碎有明显的影响。其中,喷射压力的增大有利于射流的破碎;喷孔直径对射流破碎的影响较为综合,喷孔直径越大,射流的破碎难度越大,破碎所需的喷射压力也就越大,但其充分发展后的横向破碎效果却越佳;撞击夹角的增大有利于射流破碎,增大撞击夹角,射流的破碎长度会减小,液膜扩展角增大,射流的破碎效果变的更好;流体的粘度减小,其撞击射流的破碎长度减小,扩展角增大,破碎效果变的更好,并且粘性越小的流体其破碎所需的喷射压力也越小。旋流射流试验发现,喷射压力、喷嘴结构参数和流体物性也是影响射流破碎的主要因素。喷射压力的增大也是有利于射流的破碎;喷孔直径的增大可以明显增大喷雾锥角,但破碎长度也相应增大,这部分结果说明喷孔直径的选择需要非常谨慎;切向孔直径对旋流射流的影响表现在,切向孔增大,射流的破碎长度增加,喷雾锥角减小,射流破碎效果变差;与撞击喷嘴一样,粘性的增加为旋流射流破碎增加了难度。环膜射流试验也从射流参数、喷嘴结构参数与流体物性方面进行了几个方面的研究,结果表明在空气流量一定时,喷射压力越大,射流越难以破碎,这项结果与前面两个喷嘴的结果呈现相反的趋势;空气孔直径的增加使得气液相互作用变得剧烈,导致射流破碎更加容易;而粘度对射流破碎的影响和前面两个喷嘴类似,依旧是粘度越大的流体越难破碎。