射流碰壁液膜的典型流动结构

射流碰壁形成液膜在各种工业应用场景中非常常见。例如冶金行业中快速冷却钢板、食品制药行业中清洗反应器和液体火箭发动机中燃烧室壁面液膜冷却。尤其对于小推力的液体火箭发动机，由于空间布置位置有限，液膜冷却几乎是唯一可行的冷却方式。不合理的液膜冷却设置，会造成燃烧室壁面烧蚀或比冲降低。

作者通过基于亮度的激光诱导荧光（Brightness-based LIF）方法，研究了倾斜射流撞击垂直壁面形成的液膜的流动行为。研究发现典型的射流碰壁液膜可以分为四个区域：薄壁区（Thin layer zone）、隆起区（Raised zone）、节点（Node）和尾迹（Trailing edge）。对不同初始速度射流碰壁，作者提出了经验的线性关系式以估计液膜厚度。基于质量守恒定律，作者从液膜厚度推导出液膜平均流动速度，并给出了液膜的雷诺数分布。作者还对液膜的表面波进行了研究，发现其可以分为扰动波（Disturbance wave）和细纹波（Ripple wave）。