1.引言
当今射流雾化机理[1]在农业灌溉、工业设计、工程制造以及装备领域得到多方面应用，分析射流及雾化的整个过程，当液体经过发射原件后，途经介质空气受到阻力、自身重力、表面张力等各种合力的影响，逐渐破碎，当射流初次雾化的过程结束后，破碎产生的液滴会在介质中因合力发生二次雾化[2]，此过程因力的影响反复直至消散。雾化的过程是较为复杂的，在此过程中也受诸多客观因素影响，例如所处环境，温度，空气以及介质中是否存在悬浮颗粒物，液体在空气中所受到的相对作用力，阴雨天气以及强风天气等极端天气等等都会直接的影响到液体射流的雾化过程导致雾化质量的不确定，正因多种因素以及不确定性，雾化的结果是复杂多变的。
因此射流的雾化质量与相互力以及液体自身物理性质等问题息息相关，射流的破碎也是最基本雾化形式，研究液体射流雾化的物理过程，对优化相关设备的设计是至关重要的。
2.韦伯数对液体雾化影响
对雾化机理研究较早且原理延续至今的人物是韦伯[3]先生，分析了流体周围气体介质对液态射流破碎的影响并指出气体所受力是促使液体破碎及雾化的主要原因，破碎后的液滴尺寸取决于气体动力与液体表面张力之比，从而总结了流体力学中的著名的韦伯数[4]，其表达式为：We = ρv²l/σ。其中ρ为流体密度 ( Kg/m³ )，v为特征流速 ( m/s )，l为特征长度 ( m )，σ为流体的表面张力系数 ( N/m )。流体运动过程表面张力的重要性与韦伯数息息相关，如毛细管现象及流体的表面张力波等尺度较小的问题。对于尺度较大的问题（We大于1.0）便可以忽略表面张力在流体运动过程中的作用。韦伯数作为流体力学中的一个无量纲数，当不同的流体之间有交界面时，尤在多相流中交界面的曲率较大时，韦伯数常用来分析流体运动。
2.1韦伯数研究现状
当前对于韦伯数的研究大部分体现在液体射流的破碎方面，范隆杰等[5] 针对内燃机缸内附壁油膜问题，设计开发了气体驱动单液滴高速撞击热壁面试验系统，经实验研究表明：随着韦伯数的增加，射流高度及产生的次级液滴数量也随之增加；随着壁面温度升高,发生中间射流现象时的韦伯数随之降低。朱呈祥等[6] 采用基于液体体积法的直接数值模拟（DNS）工具,研究夹角为90°的2个等直径低韦伯数射流撞击现象，研究数据表明：气液两相交界面的面积也不断减小,同时,射流内部的黏性也不断变化,在低韦伯数条件下,流体内部黏性系数变化超过10%。程会川等[7] 为了获得韦伯数对紧耦合雾化喷嘴初始破碎模式的影响规律，对以水和空气为工质的典型紧耦合环缝型雾化喷嘴的初始破碎过程进行数值模拟，并利用高速摄影技术对数值模拟结果进行实验验证，深入探究了韦伯数与雾化初始破碎模式之间的 关系。于伟东等[8]针对双水滴的正碰过程进行了数学模型计算，并对韦伯数相同的情况下，改变初始运动状态后的碰撞过程进行分析研究。结果表明,韦伯数越大,碰撞过程中得到的最大表面能越大，动能与表面能震荡转化的周期越长。易翔宇等[9]利用实验与建模相结合的方法分析韦伯数在2100~2700区间内不同的流动参数对液滴破碎初期变形的影响。结果表明：分离发展阶段所占时间比越高，额z则液滴更倾向于发展出单个显著的环形突起，反之则趋于形成多个相对均衡的突起。
3.雷诺数对液体雾化影响
此外在1883年英国人雷诺观察了流体在圆形管状物内中流动后表明，流体的流动形态
除了与流速(ω)有关外，还与管径(d)、流体的粘度(μ)、流体的密度(ρ)这3个因素有关。并引入表征流动中流体惯性力和粘性力之比的一个无量纲数，即雷诺数[10]。雷诺数是流体力学中表征粘性影响的相似准则数，为纪念雷诺而命名，记作Re。同时也是用以判别粘性流体流动状态的一个无因次数群，其表达式为：Re=ρvL/μ，ρ、μ为流体密度和动力粘性系数，v、L为流场的特征速度和特征长度。
雷诺数物理上表示惯性力和粘性力量级的比。对外流问题，v、L一般取远前方来流速度和物体主要尺寸；内流问题则取通道内平均流速和通道直径。两个几何相似流场的雷诺数相等，则对应微团的惯性力与粘性力之比相等。雷诺数越小意味着粘性力影响越显著，越大意味着惯性影响越显著。雷诺数很小的流动，例如雾珠的降落或润滑膜内的流动过程，其特点是，粘性效应在整个流场中都是重要的。雷诺数很大的流动，例如飞机近地面飞行时相对于飞机的气流，其特点是流体粘性对物体绕流的影响只在物体边界层和物体后面的尾流内才是重要的。
3.1雷诺数研究现状
如今，研究雷诺数对射流雾化的影响集中在探究雷诺数的大小对流体的运动过程以及射流雾化的质量的影响，左亚帅等[11]利用FLUENT仿真软件对熔融态TNT的雾化过程进行仿真计算，研究发现：低雷诺数下射流速度沿轴线衰减较快，展向速度的高速区较长；高雷诺数下射流呈螺旋状，速度沿轴线衰减较慢，展向速度的高速区较短。雷中云等[12] 针对低雷诺数下不规则颗粒的沉降阻力公式F阻=12Aμu/dp中，颗粒当量直径A不足以反映其三维形状对阻力所产生影响的问题利用计算机模拟和实验验证相结合的方法加以研究，结果表明：改进公式在高粘度、小粒径的情况下具有良好的适用性,能够显著提高计算的准确度,且颗粒的球形度越高,计算结果相对偏差越小。尹臣[13]基于粘弹性流体的特点对两种现象进行了研究，结果表明在粘弹性流体一定的物理条件和加热模式下横向模态可能会先于纵向模态发生，再一次完善了粘弹性流体的理论。李少白等[14]利用高速摄影的方法探究低雷诺数下（Re<50）表面活性剂对剪切变稀流体中气泡流动特性的影响。研究结果表明，气泡体积较小时，表面活性剂导致气泡表面的刚化，其终端速度显著的降低。杜诚等[15]为研究雷诺数(Re)对圆形渐缩喷嘴湍流射流的影响，在雷诺数为4050到20100的范围内进行实验测量射流出口、中心线的平均及湍流流场与部分径向剖面速度分布，实验结果反映出当雷诺数小于临界值时,平均速度场与脉动速度场均对雷诺数有强烈依赖，大于临界值后则影响甚微，势核区长度、远场区速度衰减率及扩散率均与雷诺数相关。
4.结论与展望
实际的流体运动是受多个物理效应制约的，因而可导出多个相似准数。但对具体流动，或涉及流动的某一具体方面，通常只有某些个相似准数在整个流体运动中起主导作用，如粘性流动中是雷诺数，当今，在进行射流雾化研究以及流体实验的过程中，韦伯数与雷诺数的深入探究是十分有用的，其代表了流体通过介质过程中破碎的过程。韦伯数是空气动力与液体表面张力的比值，充分的反映了促进液体破碎的动力与阻碍液体破碎的阻力的相互作用结果，当促进液体破碎的推动力较大导致可以克服阻碍液体破碎的阻力时，射流过程中雾化的体现更为明显。但从中也可发现其局限性，并未把液体的本身物理属性粘性力包含在内。对于雷诺数，从其表达的方程式可看出，它反应的流体的密度，以及粘性力对射流运动过程中液体破碎雾化的影响。其局限性是没有把环境气体或者液体周围的气流的影响反映在内，在流体力学实验研究主要采用相似实验的方式，因此必须确定实验中有哪些相似准数起作用，哪些是主要的，应保持主要相似准数与实际流动时的相等，若研究与验证不能保证主要相似准数相等，则必须对实验结果进行修正。
在液体射流雾化的过程中也要考虑不同的环境因素所导致影响雾化程度质量失稳性的因素，不同的液体物理性质也各不相同。韦伯数与雷诺数对于雾化的整个过程都起到了重要作用，探究工业、医学、机械以及装备领域中的结构优化都是重要的研究因素，部件的结构的系统优化设计、射流以及雾化机理的深入探究仍然是学者在未来需要研究的重要理论问题。
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