一、文章要点：对比5种相变模型的液氨闪蒸喷雾模拟效果液氨常压沸点较低（约−33.3 ℃），在高温高压条件下喷射至低压环境时，液体容易进入过热状态并发生闪蒸沸腾。闪蒸过程中，液体内部的气泡成核与快速膨胀会改变液柱破碎和液滴形成过程，使传统液滴蒸发模型难以准确描述液氨的相变及喷雾特征。
为筛选适用于液氨闪蒸喷雾的相变模型，研究者建立了液氨喷雾数值模拟模型，将5种相变模型（Cla、AS、LK、Zuo及Zuo+LK）的计算结果与已有液氨闪蒸喷雾实验数据进行对比，从喷雾形态、贯穿距离等可观测特征评价不同模型的预测能力，并进一步分析液滴温度、粒径分布及蒸发行为，最终确定更适合液氨闪蒸喷雾模拟的相变模型。
二、要解决的问题：液氨闪蒸喷雾相变模型尚不明确，对比遴选适配模型传统喷雾数值模拟通常采用针对柴油、汽油等碳氢燃料建立的液滴蒸发模型。然而，液氨具有较低的沸点和较高的饱和蒸气压，在强过热条件下，液滴内部可能发生气泡成核、膨胀及破裂等过程，其相变机制与常规液滴蒸发存在明显差异。因此，传统平衡蒸发模型能否准确描述液氨闪蒸过程，仍需要通过实验进行验证。
研究采用单孔喷射器开展液氨喷雾研究，减少多股射流之间的相互干扰。实验喷孔直径为0.28 mm，改变燃料温度和环境压力，获得不同闪蒸程度下的液氨喷雾实验数据。
试验采用扩散背光成像（DBI）技术捕捉喷雾二维形貌，仿真后处理时，将三维拉格朗日液滴场向平面做投影处理，以氨蒸气质量分数最大强度的10%作为判定阈值，结合液滴分布共同表征喷雾轮廓，以此提取喷雾贯穿距、喷雾边界等关键特征参数，实现仿真结果和可视化试验的对照分析，完成多款相变模型的横向对比，筛选适配液氨闪蒸喷雾的最优相变方案。（1）传统蒸发模型难以准确描述液氨闪蒸过程。 研究发现，Cla、AS和LK模型均明显高估液氨蒸发速率，难以准确预测强过热条件下的闪蒸喷雾。相比之下，Zuo闪蒸沸腾模型能够较好地描述过热液氨喷雾，而Zuo+LK组合模型的数值预测结果与实验数据吻合程度更高。
（2）环境压力显著影响液氨喷雾及蒸发特性。 随着环境压力升高，喷雾贯穿距离和蒸发速率均呈下降趋势，而液滴直径及周围气相温度相应升高。由于不同压力下的蒸发速率存在差异，喷雾区域的温度分布也表现出明显变化。
（3）组合相变模型能够较好地预测不同工况下的液氨闪蒸喷雾。 研究进一步采用Zuo+LK组合模型模拟不同燃料温度和环境压力下的液氨闪蒸喷雾，其预测结果与实验数据总体吻合较好，表明该模型能够较为准确地描述本文研究工况下的液氨闪蒸及后续蒸发过程。
