Дифференцированное внесение средств защиты растений требует создания распылителей, способных сохранять мелкодисперсность факела при снижении расхода жидкости. Двухфазная пневматическая форсунка с тангенциальной закруткой воздуха является перспективным решением, однако для такого устройства полуэмпирическая модель дисперсности не верифицирована. С целью верификации полуэмпирической модели аналитически рассчитан прогнозируемый среднесаутровский диаметр капель (SMD) и сопоставлен со значением, полученным CFD-моделированием. Аналитическая модель определения SMD построена на основе корреляции Нукиямы-Танасавы. CFD-моделирование выполнено в программе ANSYS Fluent (модель Mixture + DPM, турбулентность – k-ω SST) для девяти режимов, представленных комбинацией скорости воды 4, 6, 8 м/с и скорости воздуха 100, 150, 200 м/с. Определено влияние параметра GMR (отношение массового расхода газа к массовому расходу жидкости) на сходимость аналитических и CFD-расчетов SMD. Установлено, что с ростом параметра GMR обе модели демонстрируют монотонное уменьшение значения SMD в диапазоне 0,0307…0,1227. Количественные расхождения наблюдаются для режимов с максимальным (18,4%) и минимальным (–14,3%) GMR. Наилучшая сходимость результатов достигнута при GMR = 0,04…0,06. Расхождение результатов обусловливают тангенциальная закрутка воздуха, особенности моделирования вторичного дробления и эмпирические коэффициенты корреляции. Установили, что корреляция Нукиямы-Танасавы для закрученных течений должна учитывать поправочный коэффициент. При условии GMR 0,035 предлагаем поправочный коэффициент 0,85…0,90, при GMR 0,080 рекомендуем коэффициент 1,10…1,20, для диапазона GMR = 0,035…0,080 поправка не требуется. Предложенные поправочные коэффициенты позволят повысить точность инженерных расчетов SMD при проектировании двухфазных форсунок, обеспечивающих дифференцированное внесение средств защиты растений./Variable-rate application (VRA) of plant protection products necessitates the development of atomizers capable of maintaining fine droplet dispersion at reduced liquid flow rates. Two-phase pneumatic nozzles with tangential air swirl offer a promising solution; however, the semi-empirical models governing their dispersion characteristics require rigorous verification. In this study, the Sauter mean diameter (SMD) predicted by an analytical model based on the Nukiyama–Tanasawa correlation was compared against Computational Fluid Dynamics (CFD) benchmarks. CFD simulations were performed in ANSYS Fluent using the Mixture model coupled with the Discrete Phase Model (DPM) and the k-ω SST turbulence closure across nine operating modes (water velocities: 4, 6, and 8 m/s; air velocities: 100, 150, and 200 m/s). The influence of the gas-to-liquid mass ratio (GMR) on the convergence of analytical and CFD calculations of the model was evaluated. Both models demonstrated a monotonic decrease in SMD as GMR increased from 0.0307 to 0.1227. Notable quantitative discrepancies occurred at GMR extremes (+18.4% and –14.3%), while the highest agreement was achieved within GMR = 0.04-0.06. The deviations are attributed to tangential swirl effects and secondary breakup dynamics not captured by conventional correlations. The findings prove that the Nukiyama–Tanasawa correlation for swirling flows requires a correction factor. To improve predictive accuracy, GMR-dependent correction factors have been proposed: 0.85-0.90 for GMR 0.035, and 1.10-1.20 for GMR 0.080, with no correction required for the intermediate range (GMR = 0.035-0.080). These refinements enhance the reliability of engineering calculations of SMD when designing two-phase pneumatic nozzles for variable-rate pesticide application.
