水滴变形及其对阻力特性影响的实验研究

为了探索飞机结冰研究中水滴撞击过程的变形行为发生机理和本质特征,提高结冰数值模拟的精准度,利用高速相机对水滴加速运动过程的变形现象进行了实验研究。通过研究,定义了水滴变形过程的4个典型形态,分析了水滴变形与各无量纲量的关系,拟合了水滴变形后的阻力系数曲线和计算式。研究表明:水滴在气动力作用下会发生显著的变形现象,依次历经圆球形、椭球形、半球形、圆盘形4种典型形状;水滴的纵横比随韦伯数(We)的增大呈线性减小,随邦德数(Bo)的增大呈双曲线减小;水滴变形会导致其阻力系数增大,在Re=500左右时,水滴阻力系数曲线开始脱离球形阻力系数曲线,逐渐增大至接近圆盘形阻力系数曲线,这与其变形过程一致。

脉冲电场作用下W/O乳状液中水滴变形的数值模拟研究

油包水型乳状液使原油的品质降低,增加原油在收集、储存及运输过程中的负荷。脉冲电场破乳,能有效避免水链形成。对脉冲电场作用下的液滴运动规律进行模拟,建立液滴在脉冲电场作用下的物理模型和乳状液界面动力学模型;研究了脉冲电场中乳状液的电场强度、占空比、介电常数等参数对液滴变形行为的影响;针对脉冲电场中乳状液的电场强度、分散相水滴的受力以及各电场参数,研究水滴变形的作用机理,得到水滴变形速率方程,该方程能够较为客观地反映出脉冲电场作用下水滴的变形规律。

电场作用下变压器油中液滴荷电状态研究

为了研究电场作用下液滴荷电效应对其形变的影响,对油中液滴表面电荷状态开展了理论研究,并借助仿真建模软件搭建典型油道模型,模拟了外加电场条件下分散相液滴的表面电荷密度分布,获得了液滴表面电荷的变化趋势图及其表面所受的电场力分布图。研究结果表明:静置于油中的水分子由于“H+”优先取向,水滴带有正的初始表面电荷。随着电场强度不断增大,表面电荷密度呈现正增长趋势。从微观角度分析了电场下液滴的运动变形行为,可以进一步完善油中含有液滴时引起的放电机理,为变压器稳定运行提供实用价值。

变形破碎特性对SLD结冰过程影响

基于结冰过程数值模拟,针对过冷大水滴(SLD)条件下的变形破碎特性及其对成冰过程影响进行了研究。利用动态阻力计算模型,分析了水滴变形对水滴运动轨迹影响,采用基于泰勒类比理论的计算模型,研究了水滴破碎过程、子液滴粒径分布特性等。完成了NACA 0012翼型典型SLD结冰算例的数值分析,与参考文献计算结果和实验数据进行对比。结果表明:对于SLD结冰,变形和破碎主要改变了水滴运动轨迹和表面撞击水分布,使水滴撞击极限变小,在加入变形破碎特性的计算模型后,可以较好预测结冰极限位置和冰形轮廓,说明该方法对SLD变形破碎效应及其影响的模拟是可行和正确的。