研究表(biǎo)明(míng)，噴嘴霧(wù)化(huà)过(guò)程主要(yào)受4種(zhǒng)力的(de)控制，即气(qì)動(dòng)阻力、黏性(xìng)力、液體(tǐ)的(de)表(biǎo)面(miàn)张(zhāng)力和(hé)慣性(xìng)力。这(zhè)4種(zhǒng)力之(zhī)間(jiān)的(de)相互作用(yòng)，使連(lián)續的(de)液注發(fà)生(shēng)分(fēn)裂、破碎。一(yī)般認为(wèi)噴嘴霧(wù)化(huà)过(guò)程分(fēn)为(wèi)射流霧(wù)化(huà)过(guò)程與(yǔ)液膜霧(wù)化(huà)过(guò)程。
Rayleigh于(yú)1876年(nián)对(duì)射流破碎機(jī)理(lǐ)进行了(le)分(fēn)析。他采用(yòng)小擾動(dòng)方(fāng)法(fǎ)分(fēn)析了(le)低(dī)速射流破碎所需要(yào)的(de)条(tiáo)件(jiàn)，認为(wèi)只(zhī)有(yǒu)當对(duì)稱的(de)擾動(dòng)波(bō)波(bō)长(cháng)达(dá)到與(yǔ)射流直(zhí)徑可(kě)比时(shí)才能(néng)使得射流破碎。Tyler通(tòng)过(guò)測量(liàng)射流破碎的(de)頻率，研究了(le)射流破碎與(yǔ)擾動(dòng)波(bō)波(bō)长(cháng)之(zhī)間(jiān)的(de)關(guān)系(xì)，验(yàn)證了(le)Rayleigh的(de)理(lǐ)論分(fēn)析。
Weber發(fà)展(zhǎn)了(le)更(gèng)具一(yī)般意(yì)義的(de)低(dī)速黏性(xìng)射流破碎理(lǐ)論，提(tí)出(chū)射流破碎存在(zài)最(zuì)佳擾動(dòng)波(bō)波(bō)长(cháng)，並(bìng)給(gěi)出(chū)了(le)其(qí)表(biǎo)达(dá)式。通(tòng)过(guò)分(fēn)析液體(tǐ)霧(wù)化(huà)过(guò)程中各(gè)種(zhǒng)力的(de)相互作用(yòng)，他認为(wèi)气(qì)動(dòng)力对(duì)液體(tǐ)的(de)摩擦作用(yòng)與(yǔ)液體(tǐ)自身(shēn)的(de)高(gāo)速流動(dòng)慣性(xìng)是(shì)導致(zhì)液滴(dī)破碎的(de)重(zhòng)要(yào)原因(yīn)。當气(qì)動(dòng)阻力的(de)作用(yòng)大(dà)于(yú)表(biǎo)面(miàn)张(zhāng)力时(shí)，液體(tǐ)就(jiù)会(huì)發(fà)生(shēng)霧(wù)化(huà)現(xiàn)象(xiàng)，液體(tǐ)表(biǎo)面(miàn)發(fà)生(shēng)液滴(dī)剝離。據(jù)此(cǐ)他提(tí)出(chū)了(le)一(yī)个(gè)无量(liàng)綱常數——Weber數，並(bìng)給(gěi)出(chū)了(le)霧(wù)化(huà)現(xiàn)象(xiàng)發(fà)生(shēng)的(de)臨界Weber數、臨界液體(tǐ)速度(dù)等重(zhòng)要(yào)指标(biāo)參數。 [4]
Haenlein則通(tòng)过(guò)試验(yàn)验(yàn)證了(le)Weber的(de)結論，並(bìng)将液體(tǐ)射流霧(wù)化(huà)區(qū)分(fēn)为(wèi)4類(lèi)过(guò)程：无空(kōng)气(qì)影響时(shí)的(de)液滴(dī)形成、有(yǒu)空(kōng)气(qì)影響时(shí)的(de)液滴(dī)形成、射流波(bō)動(dòng)引起的(de)液滴(dī)生(shēng)成和(hé)射流的(de)完全(quán)破碎即霧(wù)化(huà)。Ohnesorge 根(gēn)據(jù)射流 受 力 的(de) 重(zhòng) 要(yào)程度(dù)将數據(jù)进行整 理(lǐ)，引入(rù)无量(liàng)綱數Ohnesorge 數将射流破碎过(guò)程分(fēn)为(wèi) 3 个(gè)階(jiē)段：
(1) 低(dī)雷(léi)諾數段，此(cǐ)时(shí) Rayleigh 機(jī)理(lǐ)控制破碎过(guò)程：
(2) 中雷(léi)諾數段，射流破碎由(yóu)射流擾動(dòng)控制;
(3) 高(gāo)雷(léi)諾數段，霧(wù)化(huà)过(guò)程在(zài)噴嘴出(chū)口(kǒu)很短(duǎn)的(de)距離內(nèi)完成。
这(zhè)个(gè)分(fēn)類(lèi)廣为(wèi)引用(yòng)。最(zuì)近，为(wèi)了(le)解(jiě)決 Ohnesorge 分(fēn)類(lèi)图(tú)中存在(zài)的(de)不(bù)确定(dìng)狀态問(wèn)題(tí)，Reitz 通(tòng)过(guò)分(fēn)析柴油(yóu)機(jī)噴霧(wù)的(de)試验(yàn)數據(jù)，提(tí)出(chū)以(yǐ)下(xià) 4 種(zhǒng)破碎狀态：Rayleigh 形破碎;一(yī)次(cì)风生(shēng)破碎;二(èr)次(cì)风生(shēng)破碎以(yǐ)及(jí)霧(wù)化(huà)。
Fraser 和(hé) Eisenklam 定(dìng)義了(le) 3 種(zhǒng)液膜破碎方(fāng)式：边缘脫落(là)、表(biǎo)面(miàn)波(bō)動(dòng)及(jí)液膜穿孔。他们(men)認为(wèi)液膜破碎时(shí)首先(xiān)转變(biàn)为(wèi)液带(dài)，而(ér)後(hòu)繼續破碎为(wèi)液滴(dī)。边缘脫落(là)所形成的(de)液滴(dī)仍然沿着破碎前(qián)的(de)方(fāng)向運動(dòng)。液膜穿孔方(fāng)式形成的(de)液滴(dī)具有(yǒu)很好(hǎo)的(de)均匀性(xìng)，而(ér)表(biǎo)面(miàn)波(bō)動(dòng)方(fāng)式形成的(de)液滴(dī)尺(chǐ)寸(cùn)變(biàn)化(huà)很大(dà)。对(duì)于(yú)發(fà)生(shēng)液膜霧(wù)化(huà)的(de)噴嘴来(lái)说(shuō)，3 種(zhǒng)破碎方(fāng)式可(kě)能(néng)同(tóng)时(shí)發(fà)生(shēng)。1950年(nián)代(dài)，Dombrowski 和(hé) Fraser 通(tòng)过(guò)大(dà)量(liàng)試验(yàn)深入(rù)研究了(le)液膜的(de)破碎过(guò)程。他们(men)發(fà)現(xiàn)，液带(dài)主要(yào)是(shì)由(yóu)于(yú)液膜穿孔造成，如(rú)果(guǒ)孔由(yóu)空(kōng)气(qì)摩擦引起，液带(dài)会(huì)非(fēi)常快(kuài)地(dì)破碎：而(ér)孔若由(yóu)噴嘴中的(de)湍流引起，則液带(dài)破碎得很慢(màn)。他们(men)總(zǒng)結認为(wèi)：高(gāo)表(biǎo)面(miàn)张(zhāng)力和(hé)高(gāo)黏性(xìng)的(de)液膜最(zuì)难于(yú)破碎：液體(tǐ)的(de)密度(dù)对(duì)液膜破碎幾(jǐ)乎不(bù)起作用(yòng)。York 等人(rén)对(duì)平面(miàn)液膜的(de)破碎機(jī)理(lǐ)进行了(le)理(lǐ)論與(yǔ)試验(yàn)研究，得到結論認为(wèi)，連(lián)續相與(yǔ)離散(sàn)相界面(miàn)之(zhī)間(jiān)的(de)不(bù)穩定(dìng)性(xìng)和(hé)表(biǎo)面(miàn)波(bō)的(de)形成是(shì)影響液膜破碎为(wèi)液滴(dī)的(de)主要(yào)因(yīn)素。
可(kě)見(jiàn)，上(shàng)述機(jī)理(lǐ)分(fēn)析離不(bù)開(kāi)試验(yàn)的(de)支持(chí)。因(yīn)霧(wù)化(huà)过(guò)程複雜，迄今为(wèi)止幾(jǐ)乎所有(yǒu)的(de)理(lǐ)論研究結果(guǒ)都是(shì)經(jīng)验(yàn)和(hé)半經(jīng)验(yàn)的(de)。
