滴状冷凝初始液滴的形成机理

滴状冷凝初始液滴形成机理一直是悬而未决的问题。鉴于镁能与热水(冷凝液)反应,反应后镁表面的化学成分将发生变化,采用金属镁作为冷凝表面,在实验中通过控制过冷度和冷凝时间而实现蒸汽在镁表面的初始冷凝。然后应用电子探针(EPMA)技术分析冷凝前后试件表面化学成分的变化,用于推断蒸汽的初始冷凝状态。实验结果表明,镁表面氧元素的含量随着过冷度和冷凝时间增加而明显增加,并且氧元素在镁表面的分布是不均匀的。这些结果说明在固体表面上发生初始冷凝时凝液是成核状态的,而不是成膜状态。因此,滴状冷凝初始液滴形成机理符合成核中心假说。

蒸汽冷凝初始液滴形成机理研究

蒸汽在过冷表面进行滴状冷凝时的初始液滴形成机理一直是悬而未决的问题.应用电子探针和扫描电镜两种方法对水蒸气冷凝前后镁表面上化学成分的变化进行了检测,发现冷凝后镁表面上氧含量明显增加,而且随着过冷度和冷凝时间的增加而增加.为了深入分析氧含量的增加是整个表面都反应造成的还是仅局部反应导致的,建立了镁与凝液反应的动力学关系,并推算出初始液滴所占面积分率远小于1的结果.同时电子探针的扫描检测结果证明氧元素在镁表面上的分布是不均匀的,凝液所占面积分率的图像处理结果与动力学计算结果相吻合.因此,初始形成的冷凝液仅在表面的局部区域产生,不是以薄液膜的形式覆盖表面,即滴状冷凝初始液滴的形成机理在纳米尺度下符合固定成核中心假说.

液滴法制备空心玻璃微球中初始液滴的定量形成

通过对液滴法制备激光聚变靶丸空心玻璃微球(HGM)中液滴形成过程予以分析，导出了射流初始速率、液滴直径及目标HGM直径分别与进料压力、小孔板孔径、射流振荡频率、溶液浓度及密度等因素的定量表达式，并在进料压力为13.7、18.7、23.6、28.5、33.4、38.3、43.2kPa和溶液中玻璃形成物浓度为1%、2%、4%、6%、8%、12%、16%下，测量了孔直径分别为108(m、142(m和168(m的小孔板的流量及流动系数，给出了射流初始速率、液滴直径及目标HGM中玻璃形成物含量的定量控制条件，实验结果符合定量表达式。

初始液滴尺寸分布对超高压喷雾大涡模拟的影响

分别在100、200 MPa常规喷油压力和300 MPa超高压喷油压力条件下,研究了不同初始液滴尺寸分布对柴油喷雾结构的预测性能.基于OpenFOAM开源平台比较了欧拉-拉格朗日喷雾仿真中常用于计算初始液滴尺寸分布的两种方法——Blob和Rosin-Rammler.结果表明:在300 MPa超高喷油压力下,Blob方法和初始液滴平均尺寸为喷嘴有效直径的Rosin-Rammler函数分布对喷雾贯穿距随时间发展的预测几乎没有影响,而减小液滴平均尺寸使喷雾贯穿距稍微降低.虽然初始液滴尺寸分布对索特平均直径(SMD)影响比较大,但随着喷油压力的提高,影响逐渐减小.超高喷油压力会产生大量直径小于1μm的液滴,初始液滴尺寸分布对该尺寸液滴形成过程的计算有重要影响.

分子动力学方法研究纳米尺度下液滴蒸发的物理规律

采用分子动力学方法对纳米尺度下氩液滴在氩蒸气中蒸发过程进行了模拟,其中液相分子采用球形截断的Lennard-Jones势能函数描述。模拟过程首先在三维模拟空间产生准稳态平衡的液滴和周围气相环境,随后控制液滴的外界物理条件形成蒸发现象,同步记录气液两相分子坐标和动量变化,从微观信息中统计计算出相应的宏观物理信息。研究了蒸发初始液滴半径的不同研究其对液滴蒸发过程的影响,结果表明纳米尺度下液滴蒸发现象与微米以上尺度液滴蒸发现象存在差异;引入等效辐射能的概念在分子动力学方法中实现了对辐射能传递过程的模拟,证实了辐射传递能量会对纳米尺度液滴蒸发过程产生很大的影响。

初始直径对单液滴破碎特性影响的试验

为了获得均匀横向气流中单液滴变形、破碎特性,采用高速摄像机对液滴的变形、破碎过程进行了测量.通过试验获得了液滴初始直径对液滴破碎模式、变形时间、变形与破碎总时间、无量纲索太尔平均直径的影响.在试验设计工况下所得结果表明:液滴破碎临界韦伯数随液滴初始直径的增加而增加;液滴初始直径增加使得液滴由单一的破碎模式转变成多种破碎模式共生的混合型破碎模式;相同韦伯数下,在初始直径尺寸较大的区域液滴变形时间、变形与破碎总时间都比尺寸较小的区域要大,变形时间随韦伯数增加呈先减小后不变的线性变化关系,而变形与破碎总时间随韦伯数增加呈先减小后增加再减小的线性变化关系;液滴初始直径对无量纲索太尔平均直径的影响能力要强于气液初始相对速度对其影响.

雾化压力对VIGA技术制备Cu-Al-Ni合金粉末粒度分布影响机理分析

真空感应熔炼气雾化技术(VIGA技术)是气雾化法制备高性能球形金属及金属合金粉末的主流雾化制粉技术,但目前关于紧耦合气雾化机制的细节仍然不甚清楚,缺乏核心理论。由于VIGA制粉过程是在密闭高温环境下气液耦合,难以观察细节,本文模拟采用VIGA技术在不同的雾化气压下制备Cu-Al-Ni合金粉末,并基于CFD技术,利用Fluent软件对雾化过程中气液两相流的相互作用进行建模,模拟雾化过程中不同雾化气压下铜铝镍合金熔液的一次破碎和二次破碎过程。模拟结果表明,雾化气压从6 MPa增加到8 MPa,流场最大速度从470 m/s增加到520 m/s,导流管末端的静压力从-30 kPa增加到40 kPa;一次雾化过程导流管端口的径向压强存在压力梯度,熔体从导流管中流出形成液膜,在回流区与气流膨胀区交界处被气流破碎成初始液滴,雾化压力越大,初始液滴越小;二次雾化过程是初始液滴继续破碎,粉末的粒度分布在20~100μm范围内,雾化压力升高,粉末的中值粒径会有所减小,但减小幅度不大;VIGA设备喷嘴的设计会存在一个临界值,到达临界值后流场内各个数值变化不大,因此雾化气压在7~8 MPa时,粉末粒径减小不明显。

涡扇发动机内外涵道水量分布比例数值仿真

涡扇发动机经常会在雨天执行飞行任务,当雨滴进入发动机后,由于风扇旋转、液滴和液滴碰撞、液滴与叶片壁面碰撞导致核心机与内外涵道之间的水量重新分配。针对雨滴在内外涵道的分配问题,采用了3维建模仿真方法计算水进入核心机的比例。通过拉格朗日法建立了两相流模型,同时考虑了液滴运动模型和破碎模型,研究了不同的水气比、初始液滴直径和风扇转速对内外涵道水量分配比例的影响。结果表明:进入核心机的水量取决于液滴的初始液滴直径和风扇速度,水气比对进入核心机的水量影响较小。将仿真计算结果与文献[6]中经验数据进行了比较,仿真最大误差为3.3%。证明所建立的涡扇发动机内外涵道水量分布比例数值仿真方法是合理的,对计算液滴量的内外涵道分配具有一定的参考价值。