近日，在訓練營社會實踐活動中，同學們在指導老師的帶領下，圍繞液體火箭發動機噴注與噴霧特性開展實驗學習和數據分析。在前期完成實驗室參觀、噴霧實驗觀摩以及Origin、CEA等軟件學習的基礎上，成員進一步對實驗獲得的壓力、流量及高速攝影圖像進行處理，重點分析噴嘴有效流通面積和噴霧錐角隨噴注壓降的變化規律。
本次處理的數據主要包括五組高速攝像機噴霧圖像，共約5000張，以及包含壓力、流量等參數的實驗數據文件。任務要求根據不同壓降工況下的實驗結果，計算噴嘴有效流通面積Acd和噴霧錐角α，并分析二者隨噴注壓降變化的規律。
 
【配圖1：噴霧形狀實拍圖】
在有效流通面積計算中，成員首先使用Origin繪制壓力PH和體積流量GH隨采樣點變化的曲線。分析發現，流量在噴射開始階段會先出現一個較高峰值，之后才逐漸回落并進入穩定狀態。考慮到閥門開啟、管路壓力建立以及流量計動態響應可能對初始數據產生影響，最終選擇壓力和流量均較為穩定的平臺區間，并對該區間取算術平均值，作為各工況的代表數據。
隨后，根據不可壓縮流體的流量關系，結合水的密度、實際壓降和體積流量，計算得到不同工況下的有效流通面積。結果顯示，在約1.0MPa至2.0MPa的壓降范圍內，Acd整體維持在約0.54mm²附近，變化幅度較小，說明該噴嘴在本次試驗范圍內的有效流通能力基本穩定。
 
【配圖2：Acd與壓降關系曲線】
在噴霧錐角計算中，由于原始圖像數量較多，成員利用Python編寫程序進行批量處理。程序首先自動識別噴嘴位置，在噴嘴下游固定區域內提取連續液膜；隨后利用高斯濾波減弱噪聲，通過Sobel算子提取左右邊界，并分別進行直線擬合。對于液膜破裂、孤立液滴和邊界誤識別產生的異常點，則采用MAD方法進行剔除，最終計算兩條擬合直線之間的夾角。
計算結果表明，噴霧錐角總體隨壓降增加而增大。實際壓降從約1.01MPa提高至約1.57MPa時，平均錐角由約106.11°增加至108.36°；在約1.79MPa工況下，錐角略有回落，但整體仍維持在108°左右。
本次數據分析不僅形成了兩條階段性關系曲線，也讓訓練營成員進一步熟悉了實驗數據篩選、圖像處理、程序編寫和結果檢驗的基本過程。從原始數據到最終曲線，每一步都需要反復核對和調整，這也使大家更加認識到科研工作中耐心、規范和嚴謹的重要性。