液态燃油喷入燃烧室空间后,形成一个由液柱、油滴、油蒸汽和空气组成的多相混合物的场,我们称之为喷雾场。喷雾场在动力学和热力学上都是瞬变而又不均匀的。为了研究方便,将整个喷雾场划分为不同的区域。燃油喷雾是两相混合物,从气液两相混合作用的角度出发,Bracoc 和 0‘Ruokre 把燃油喷雾场按其离喷嘴的距离由远到近依次划分为极稀薄区、稀薄区、稠密区和翻腾流区四个区域。
这是喷雾场最外围的部分,由于液滴在空间的分散,且在此过程中大部分品质被蒸发,因而油滴微小且分散,与气体相比较可以忽略其品质和体积。对油滴而言,气体就像一个无穷大的“汇”,尽管油滴与气体之间有质量、动量和能量交换作用,但认为气体不受此交换过程的影响。同时油滴之间的相互作用,如碰撞、变形、聚合、破碎和振动等均可忽略。唯一需要考虑的是如何描述油滴的湍流扩散。从数值模拟的角度来看,对该区只需求解气相方程,可忽略颗粒相。
该区中的油滴的数密度大于第一区,其总质量与气体相比是可观的,但所占体积仍然是微不足道的。这意味着油滴间距离远远大于其直径,故可忽略油滴间直接的相互作用。但“油滴 - 气体 - 油滴”之间的间接作用是不可忽略的。
在此区中,油滴在两相混合物中占据了可观的体积,但仍以离散态存在于连续的气相场中。与稀薄区相比,油滴间的距离要小的多,故不能再忽略油滴间的相互作用。主要包括两类效应:碰撞和准碰撞,准碰撞的频率远大于碰撞频率,碰撞的直接后果是油滴的变形、聚合或破碎,从而对喷雾场的平均滴径等参数有重要的影响。
在紧邻液核的周围地带,液体己经开始分裂。但由于在两相混合物中,液体所占体积分数与气体相当甚至超过之,故燃油不能在气体中弥散开形成油滴,而是以薄片、纤丝或网格的形式存在。翻腾流是雾化过程的第一步产物,研究其特性对揭示雾化机理有重要意义。