液-液兩相介質(zhì)中液滴在沖擊作用下演變過(guò)程研究.pdf

1、本文研究了液-液兩相體系液滴在沖擊作用的變形破碎的演變現(xiàn)象，得到了五種較典型的液滴演變模式。重點(diǎn)研究了這幾種模式演變的內(nèi)在機(jī)制及影響因素，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果的比較分析，主要內(nèi)容如下。
　　 首先，自行研制了一種用于研究沖擊作用下，液-液兩相體系中液滴變形及其破碎現(xiàn)象的墜落實(shí)驗(yàn)裝置，并通過(guò)在油為連續(xù)相環(huán)境中生成球形液滴，對(duì)液滴在沖擊作用下的演變過(guò)程進(jìn)行了研究；數(shù)值計(jì)算方面，在數(shù)值求解兩相混合的質(zhì)量和動(dòng)量守恒方程基礎(chǔ)上，運(yùn)用

2、VOF(volume of fluid)模型求解每個(gè)網(wǎng)格單元的體積分?jǐn)?shù)離散方程，用界面重構(gòu)技術(shù)追蹤液滴與環(huán)境流體界面，從而模擬了液滴整個(gè)演變過(guò)程；這些數(shù)值計(jì)算方法是通過(guò)商業(yè)軟件Fluent實(shí)現(xiàn)的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，墜落實(shí)驗(yàn)裝置在液-液兩相介質(zhì)中液滴變形破碎機(jī)理問(wèn)題研究中展示出其特有的優(yōu)勢(shì)和潛力：通過(guò)高速攝影所記錄的液滴演變過(guò)程，總結(jié)出五種較為典型的演變模式，根據(jù)其演變特征分別稱之為振蕩、袋狀、帽狀、竹節(jié)狀和蘑菇狀模式.這些模式所伴隨的變形、

3、破碎具有不同的特點(diǎn)，其中有些模式在已有的公開(kāi)文獻(xiàn)中尚未見(jiàn)到相關(guān)報(bào)道通過(guò)；數(shù)值計(jì)算結(jié)果雖然在后期破碎過(guò)程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有所區(qū)別，但也反映出了這幾種模式的演變特點(diǎn)；在與實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)揮數(shù)值計(jì)算信息豐富的潛力和優(yōu)勢(shì)，分析了液滴演變內(nèi)在作用機(jī)理、各主要影響因素及其影響機(jī)制，深化了對(duì)液滴演變過(guò)程的認(rèn)識(shí)。
　　 實(shí)驗(yàn)中針對(duì)幾個(gè)重要參數(shù)，如沖擊強(qiáng)度、液滴直徑、相界面張力、液滴及外環(huán)境油相密度等開(kāi)展了一定的研究.分析了沖擊強(qiáng)

4、度、液滴直徑、相界面張力、液滴及外環(huán)境油相密度五個(gè)參數(shù)對(duì)液滴演變的影響.同時(shí)結(jié)合數(shù)值計(jì)算的結(jié)果具體分析了這幾個(gè)物理參量主要影響作用階段。
　　 最后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算的結(jié)果，歸納以上幾個(gè)物理參量對(duì)液滴演變的影響，得出無(wú)量綱參數(shù)Weber數(shù)(We數(shù))和Atwood數(shù)(A數(shù))，以衡量演變過(guò)程中慣性力促進(jìn)液滴變形破碎與相界面張力阻礙液滴變形破碎的作用，以及液滴與環(huán)境流體密度差別在沖擊作用和演變過(guò)程中的影響規(guī)律；通過(guò)由We-A圖歸納了