螺旋式喷嘴作为有效的液体雾化降尘方式之一,相对于直射式的喷嘴,其因雾化程度高、能量消耗少及结构简单等优势而慢慢引起人们的关注,并逐步使用于煤矿井下煤尘的治理之中。但因为螺旋式喷嘴复杂的流动状态,使得研究人员对其雾化特性不能形成完全清晰的认知,并且在煤矿井下煤尘治理中的有关雾化特性影响参数也没有得到合理匹配,液体雾化的效果还有很大一步的提高。对于以上的问题,文中用理论分析、数值仿真分析以及实验研究三者结合对比、比较的方法,系统性的对螺旋式喷嘴雾化特性进行了分析研究,并根据喷嘴的雾化特性对螺旋喷嘴的结构参数及喷雾压力进行合适匹配。首先,详细地分析了雾滴的形成过程,使用示例图分析直射喷嘴跟螺旋式喷嘴的雾化过程,分析液滴粒径、液滴的尺寸分布函数、喷嘴流量等雾化质量评价指标,为本文中分析研究30°、40°、50°螺旋式喷嘴的射程、流量、雾化锥角、雾滴喷射速度及雾滴微粒SMD等雾化特性与影响这些雾化特性的系统喷射压力、喷嘴螺旋倾角及喷嘴口直径等因素间的关系提供了理论基础。其次,利用Fluent流体仿真软件,对螺旋式喷嘴进行了三维建模及网格划分,应用RNGk-?模型和VOF方法对其流场进行了数值仿真分析。仿真结果表明:在同一螺旋角下,对于液体切向速度,在螺旋式喷嘴内部,从螺旋喷嘴中心沿径向方向1/4处,液体的切向速度由0呈线性增大,大约在径向中间位置处增加到最大,当距离喷嘴内壁1/4处又呈线性减小到0;对于液体压力,在螺旋喷嘴中心处压力最小,且越接近喷嘴中心其减小程度愈发明显,在喷嘴内壁处压力最大;在螺旋喷嘴轴线上,从螺旋室到渐缩段的结构变化其压力损失不是很明显,但在渐缩段向喷口段喷射的过程中因为其结构的快速变化,雾化液体的切向速度和压力都明显减小,且在5MPa-6 MPa的变化过程中,液体的切向速度没有显著变化;在同一压力下,雾化流场中液体的切向速度随着螺旋倾角的减小而变大,且小螺旋角的喷嘴比大螺旋角的喷嘴速度高出约20%。随着喷嘴螺旋倾角的减小喷嘴出口雾化角变大,通过仿真结果对照及韦伯的雾化液体破碎理论,我们可以确定螺旋倾角30°喷雾压力5 MPa、孔径1.2 mm的螺旋喷嘴雾化效果最佳。最后,根据螺旋喷嘴的结构设计搭建了喷雾实验平台,并进行了螺旋喷嘴雾化特性的试验。应用HX-6高速摄像机进行采集图像,分析其雾化角,利用DP-02激光粒度进行粒度采集。通过雾化试验数据分析研究发现:在相同压力下,距离喷嘴轴向相同的位置上,螺旋喷嘴的索特尔直径(SMD)及流量随螺旋角的增加而增大,螺旋喷嘴的雾化角、速度及射程随螺旋角的增加而减小;在同一螺旋角下,系统喷射压力对螺旋喷嘴雾化特性影响的规律是:射程、流量及雾滴速度随系统喷射压力的增加而增大,相反,随着系统喷射压力的增加,喷嘴出口雾化角及索特尔直径(SMD)相应减小;螺旋喷嘴体结构尺寸对雾化特性影响的规律是:在相同压力下,距离喷嘴轴向相同的位置上,对于30°螺旋角的喷嘴,雾化液滴索特尔直径(SMD)及雾化锥角随喷嘴口径的增大而增大。对于喷嘴腔直径而言,相对于喷嘴腔为6 mm的喷嘴,喷嘴腔为10 mm的喷嘴其雾化液滴索特尔直径(SMD)较小,雾化锥角较大。通过实验数据对比,螺旋倾角30°系统喷雾压力5 MPa、喷嘴口径1.2 mm的喷嘴雾化效果最佳,与数值仿真结果一致。螺旋式喷嘴其液体雾化过程比较复杂,本文中的分析研究进一步清晰了其雾化特性,且对其影响的雾化参数进行了合适的匹配,文中分析结果对煤矿煤尘颗粒的治理有重要的参考价值和理论意义。