液-液兩相介質中液滴在沖擊作用下演變過程研究.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。重點研究了這幾種模式演變的內在機制及影響因素，并進行了實驗和數(shù)值計算結果的比較分析，主要內容如下。
　　 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)象的墜落實驗裝置，并通過在油為連續(xù)相環(huán)境中生成球形液滴，對液滴在沖擊作用下的演變過程進行了研究；數(shù)值計算方面，在數(shù)值求解兩相混合的質量和動量守恒方程基礎上，運用

2、VOF(volume of fluid)模型求解每個網(wǎng)格單元的體積分數(shù)離散方程，用界面重構技術追蹤液滴與環(huán)境流體界面，從而模擬了液滴整個演變過程；這些數(shù)值計算方法是通過商業(yè)軟件Fluent實現(xiàn)的。實驗結果表明，墜落實驗裝置在液-液兩相介質中液滴變形破碎機理問題研究中展示出其特有的優(yōu)勢和潛力：通過高速攝影所記錄的液滴演變過程，總結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，其中有些模式在已有的公開文獻中尚未見到相關報道通過；數(shù)值計算結果雖然在后期破碎過程與實驗結果有所區(qū)別，但也反映出了這幾種模式的演變特點；在與實驗測量數(shù)據(jù)相結合的基礎上，進一步發(fā)揮數(shù)值計算信息豐富的潛力和優(yōu)勢，分析了液滴演變內在作用機理、各主要影響因素及其影響機制，深化了對液滴演變過程的認識。
　　 實驗中針對幾個重要參數(shù)，如沖擊強度、液滴直徑、相界面張力、液滴及外環(huán)境油相密度等開展了一定的研究.分析了沖擊強

4、度、液滴直徑、相界面張力、液滴及外環(huán)境油相密度五個參數(shù)對液滴演變的影響.同時結合數(shù)值計算的結果具體分析了這幾個物理參量主要影響作用階段。
　　 最后，根據(jù)實驗與數(shù)值計算的結果，歸納以上幾個物理參量對液滴演變的影響，得出無量綱參數(shù)Weber數(shù)(We數(shù))和Atwood數(shù)(A數(shù))，以衡量演變過程中慣性力促進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程中的影響規(guī)律；通過由We-A圖歸納了