可压缩气体中带电Newton流体平面液膜的不稳定性分析

液体雾化被广泛应用于工业、农业等领域,雾化过程中液体首先形成液膜,液膜在气液边界层内出现不稳定,导致液膜破碎。因此液膜的不稳定性对液体雾化起着非常重要的作用,有必要对液膜的不稳定性进行研究。采用数值计算的方法对可压缩气体中黏性平面液膜的不稳定性进行了研究,首先对黏性平面液膜和气体的速度分布进行推导,在此基础上采用谱方法对黏性平面液膜的不稳定性进行了研究。研究发现:在正弦和曲张模式下,施加电场会加速平面液膜的破碎;正弦模式比曲张模式更加不稳定,说明正弦模式在平面液膜不稳定中起主导作用;气体Mach数、电Euler数、气体Reynolds数、Weber数和动量通量比的增加会加速液膜的破裂;随着气体边界层与液膜厚度比和液体Reynolds数的增加,扰动波的增长速率降低,液膜变得更加稳定。

粘性平面液膜喷入可压缩气流中的线性稳定性分析

对粘性平面液膜射流喷射进入可压缩气体环境的线性稳定性进行了理论分析。应用纳维–斯托克斯控制方程组,代入运动学和动力学边界条件,推导得到了线性化和量纲一化的色散关系式。编制Fortran语言数值计算程序,运用穆勒方法求得液膜射流表面波增长率随表面波数变化关系的数值解。分析了气液流速比之差、韦伯数、雷诺数、欧拉数、马赫数等量纲一参数对液膜射流碎裂过程的影响。结果表明,上述量纲一参数均是液膜碎裂的促进因素。

平面液膜蒸发式冷凝空调系统的工程应用

介绍了该空调系统在广东某学术交流中心的应用,并与水冷式和风冷式空调系统在节能性、经济性、环保性等方面进行了对比。结果表明,平面液膜蒸发式冷凝空调系统的性能系数比风冷式提高30.5%,比水冷式提高12.7%;运行费用比风冷式降低31.0%,比水冷式降低16.5%;其相对于水冷式空调系统的节水率为54.5%。

平面液膜破碎及雾化过程的试验研究

为考察液膜破碎及雾化特性,通过高速相机、平面激光诱导荧光(PLIF)和相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对平面液膜的失稳、破碎及雾化全过程进行了试验研究。结果表明,平面液膜在预膜板上的液膜形态与气液速度比(λ)直接相关。随着气液速度比增大,平面液膜分别会呈现平滑表面(λ≤23)、波动表面(23<λ<70)和液膜剥离(λ≥70)三种形态。此外,平面液膜破碎过程中会形成叶瓣状、波纹状、孔状和韧带状的液带,液带形状主要取决于气流和液体速度。液膜破碎过程的破碎距离和横向不稳定波长与韦伯数、动量比以及液相雷诺数有关,液膜破碎后的雾化粒径随着气流速度的增大而减小,与液膜破碎过程的破碎距离和横向不稳定波长呈线性关系。

气体边界层对平面液膜的稳定性影响

利用线性化方程处理,分别以线性型、二次函数型以及修正的Stokes型3种不同的气体速度型对自由平面液膜进行了稳定性分析,并与无黏气体进行了对比;结果表明,修正的Stokes速度型与已有文献中的实验结果吻合最好,且液膜的稳定性随边界层的厚度增大而提高。考虑气体黏性能够提高对平面液膜稳定性分析的准确性。

平面液膜非线性动力学边界条件的研究

发动机喷油嘴的雾化效果决定了发动机的燃油经济性,因此,很多学者根据喷油嘴的初始条件、扰动方程、运动学和动力学边界条件等因素从理论上来研究喷油嘴的雾化效果。文章主要通过表面张力引起的附加压强进行一系列的推导,得到平面液膜的非线性动力学边界条件。

速度脉动下平面液膜破碎过程不稳定性的试验研究

为考察速度脉动对平面液膜破碎过程不稳定性的影响,基于平面液膜雾化器,通过平面激光诱导荧光(PLIF)方法拍摄了液体扰动频率0~100 Hz下平面液膜的破碎过程。通过本征正交分解(POD)和图像识别程序提取了液膜的波动情况和厚度、破碎距离等参数。研究结果表明:无扰动时,液膜自身存在周期性脉动;速度脉动会强化液膜的周期性脉动及摆动,使液膜呈现出与扰动频率相同的周期性脉动;随着速度脉动频率的增大,液膜平均厚度和破碎距离先减小后增大,厚度和破碎距离的脉动幅度先增大后减小。

平面蒸发薄液膜的稳定性分析

固体表面上形成的蒸发薄液膜 ,对微细空间内的传热有重要强化作用 .论文对平面蒸发薄液膜的传热传质过程建立了物理模型 ,从汽 液界面上的边界条件得到无量纲液膜厚度随时间变化的发展方程 .还探讨了液膜的稳定性特性 .这种稳定性特性对热边界条件不敏感 ,但对工质扩散常数、界面温度梯度 (Marangoni效应 )的依赖较大 .

液膜喷射色散关系式的非线性稳定性推导

根据液体、气体的非线性纳维-斯托克斯控制方程、附加控制方程和边界条件方程,推导出了液膜两侧表面波各种相位角下的不稳定雾化模型喷射表面波量纲一色散准则关系式。结果表明:色散关系式与准则(液体韦伯数、欧拉数、气液体雷诺数和气体马赫数)有关,而气液体表面波的圆频率和气相扰动振幅的差别取决于雷诺数;在此基础上,能够进一步研究喷射表面波的波形、碎裂条件、碎裂点的最不稳定频率,以及射流稳定性随准则的变化关系。

横向交流电场下液膜参数不稳定性分析

当将运动的平面液膜置于横向的交流电场之间时会产生参数振荡现象.为了得到交流电场下平面液膜的色散关系并为液膜的破碎行为分析提供理论基础,本文基于漏电介质模型对液体的电学特性进行假设,对平面液膜在直流和交流电场下的参数不稳定性进行了分析.由于主流是基于时间的流动,在稳定性分析中引入了Floquet理论.在文中,将电场定义为部分交流电场和部分直流电场共同耦合后的混合型电场.最后,波数和不稳定增长率之间的无量纲色散方程可由矩阵的形式表示.本文考虑了多种参数对不稳定的影响,包括气液密度比、韦伯数、雷诺数、欧拉数、松弛时间以及衡量交流电场占比的参数及频率参数,并得知欧拉数同时影响毛细不稳定性及参数不稳定性,交流电场占比对不稳定性的影响体现在恒定电场力上,而交流电场频率主要影响参数不稳定性.为了在实验中更容易地寻求参数振荡现象,增大电欧拉数及减小交流电场频率是有效的方法.

射流动力学边界条件的研究

对于射流的动力学边界条件,学术界一直没有全面、系统地论述过。线性和非线性动力学边界条件之间存在相互对应的关联关系,即线性动力学边界条件应该通过对非线性动力学边界条件的线性化得到,而现有文献中并未明确。本文从动力学边界条件的普适性原始表达式入手,对平面液膜、圆射流和环状液膜气液交界面三维扰动瑞利和瑞利.泰勒表面波的线性动力学边界条件和一维扰动多级瑞利表面波的非线性动力学边界条件进行详细的推导。

气流速度振荡场中幂律液膜不稳定性分析

采用线性稳定性分析研究了处于气流速度振荡场中幂律液膜时间模式的不稳定性。振荡的气流速度导致动量方程为含有时间周期系数的希尔方程,采用Floquet理论进行求解。详细研究了不同振荡幅值和振荡频率下表观雷诺数、幂律指数及无量纲速度因子对各不稳定区间的影响。结果表明:振荡幅值的增加或振荡频率的减小会使液膜不稳定区域的个数增加,且Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定区域的最大增长率、主导波数和截止波数随振荡幅值和振荡频率的增加而增加;表观雷诺数、幂律指数和无量纲速度因子的增加增强了K-H不稳定区域内的不稳定性,使参数不稳定区域内的增长率先减小后增加;振荡幅值的变化不改变最大增长率发生转折时对应的流变参数,而当振荡频率较小时,幂律指数和无量纲速度因子的增加却使最大增长率单调增加。

Partition Equilibrium Between Charged Membrane and Single Electrolyte Aqueous Solution

Ionic partition equilibrium in charged membrane immersed in solution of single electrolyte with monovalence or multi-valence is systematically investigated and several expressions are established for determination of partition coefficients. On this basis, the effects of the ratio of membrane charge density to bulk electrolyte solution concentration, the charge sign and valence of electrolyte ions and the type of membrane on the partition equilibrium were analyzed and simulated within chosen parameters. It is revealed that ion partition is not related solely with the respective concentrations but also definitely with the concentration ratio of fixed group to bulk solution in addition to the charge sign and the valence. For a counterion, the partition coefficient increases with this ratio and the valence; while for a coion, the partition coefficient decreases with this ratio and the valence. The theoretical calculations were compared with the experimental data and a good agreement was observed.