冪律流體撞擊射流破碎機理的實驗研究.pdf

1、液體射流是廣泛存在于自然界和工程中的現(xiàn)象,它的破碎霧化是一個具有重要理論意義和工程意義的課題。其中撞擊射流破碎由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、破碎霧化效果好而得到廣泛應(yīng)用,如化學(xué)工藝過程的發(fā)生器,特種發(fā)動機等等。作為自然界廣泛存在的流體,非牛頓流體由于自身的復(fù)雜性和多樣性,其破碎機理尚未得到統(tǒng)一的認(rèn)識,尤其在撞擊射流方面,冪律型非牛頓流體撞擊射流破碎的理論研究進展緩慢,實驗研究的深度和廣泛程度也還不夠。本文旨在從實驗方面深入研究冪律型非牛頓流

2、體撞擊射流破碎霧化的過程。
　　設(shè)計并搭建了包括液體輸運與蓄壓系統(tǒng)、撞擊射流系統(tǒng)、光學(xué)圖像采集系統(tǒng)以及脈沖控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)在內(nèi)的撞擊射流實驗系統(tǒng),實現(xiàn)了對冪律流體撞擊射流破碎過程及形貌變化的實驗研究。獲得了撞擊射流破碎光學(xué)圖像,從中定義提取出了可以表征冪律流體撞擊射流破碎發(fā)展過程及形貌變化的特征參數(shù),包括破碎模式、破碎長度、液膜擴展角、沖擊角,并研究了其變化規(guī)律。
　　實驗結(jié)果表明隨著射流速度增加液膜依次出現(xiàn)五種破碎模式,液

3、膜擴展角增大,破碎長度并非線性變化,而是出現(xiàn)先增加后減小的變化特征,這與破碎模式的轉(zhuǎn)換有關(guān)。噴嘴的幾何形狀也對撞擊破碎產(chǎn)生重要影響,相對于圓圓撞擊和方方撞擊,膜膜撞擊液膜的破碎長度更小,擴展角更大,空間分布更均勻、廣泛,粒徑更小,破碎效果較好。撞擊夾角對液膜破碎特征具有較大的影響,夾角越大,破碎長度越小,液膜擴展角越大。冪律指數(shù)和稠度系數(shù)均不利于冪律流體射流的破碎,隨著液體粘性的增加,射流破碎長度增大,液膜擴展角減小。對于方膜撞擊,其破