15919.低速流體撞擊射流破碎的實(shí)驗(yàn)研究

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文低速流體撞擊射流破碎的實(shí)驗(yàn)研究低速流體撞擊射流破碎的實(shí)驗(yàn)研究ExperimentalStudyonBreakupacteristicsofImpingingJetswithLowVelocity學(xué)科專(zhuān)業(yè)：流體力學(xué)作者姓名：李建軍指導(dǎo)教師：夏振炎副教授天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一五年五月I摘要摘要射流破碎機(jī)理的研究既是一個(gè)傳統(tǒng)的流體力學(xué)問(wèn)題，又是一個(gè)很有理論研究?jī)r(jià)值和工程應(yīng)用背景的課題。在眾多射流破碎方式中，撞擊射流液膜

2、破碎是射流霧化的經(jīng)典方法，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、霧化效果好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)速度不超過(guò)5.2ms條件下，射流撞擊液膜破碎規(guī)律進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)并搭建了可視化射流撞擊實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用高速攝像技術(shù)，獲得了三種流體（水、甘油溶液、冪律型非牛頓流體卡波姆凝膠）對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)撞擊射流液膜破碎形貌的光學(xué)圖像，定義并提取了液膜破碎模式及破碎長(zhǎng)度、液膜長(zhǎng)度、液膜寬度、液膜長(zhǎng)寬比等破碎特征參數(shù)，分析研究了不同因素（如射流撞

3、擊夾角、噴嘴內(nèi)徑、黏度、預(yù)撞擊距離等）對(duì)射流撞擊液膜破碎發(fā)展的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)稱(chēng)撞擊時(shí)，射流撞擊液膜共出現(xiàn)封閉液膜模式、開(kāi)邊界模式、液線液滴模式三種破碎模式；非對(duì)稱(chēng)撞擊時(shí)，甘油溶液及卡波姆凝膠的撞擊射流液膜出現(xiàn)了特殊的開(kāi)邊界模式：“魚(yú)骨”破碎模式，且射流撞擊夾角在78時(shí)，最容易出現(xiàn)魚(yú)骨破碎模式。從液滴粒徑分布規(guī)律及破碎圖像來(lái)看，預(yù)撞擊距離對(duì)卡波姆凝膠影響比甘油溶液大很多，各因素對(duì)水撞擊射流的破碎模式影響最小。對(duì)稱(chēng)撞擊時(shí)，所有流

4、體的液膜長(zhǎng)度和寬度都隨速度的增大而增大，液膜長(zhǎng)寬比則趨于穩(wěn)定值。液膜長(zhǎng)寬比只受射流撞擊夾角和黏度的影響，射流撞擊夾角越大，長(zhǎng)寬比越??；黏度越大，長(zhǎng)寬比越大。無(wú)論對(duì)稱(chēng)還是非對(duì)稱(chēng)，破碎長(zhǎng)度隨韋伯?dāng)?shù)的變化趨勢(shì)，都與相應(yīng)破碎模式下的特征相一致。黏度比噴嘴內(nèi)徑對(duì)破碎長(zhǎng)度的影響大，噴嘴內(nèi)徑越小破碎長(zhǎng)度尺度越小。通過(guò)對(duì)各流體破碎模式在不同雷諾數(shù)及韋伯?dāng)?shù)下的對(duì)比分析，非對(duì)稱(chēng)撞擊使液膜的破碎模式變化更加復(fù)雜，各破碎模式不再像對(duì)稱(chēng)撞擊時(shí)有序出現(xiàn)。通過(guò)穩(wěn)定性