环状液膜射流雾化研究进展

喷雾广泛应用在农业、航空航天、发动机、医疗等多个领域。良好的液膜雾化对减少能源损耗起着至关重要的作用,环状射流其独特的结构具有碎裂长度短以及雾化质量高的特点,所以论文从理论研究、实验研究、仿真分析三个角度阐述了环状液膜射流碎裂的研究现状。重点对液膜碎裂机理,影响液膜碎裂的主要因素进行了相关分析总结。结果表明,线性稳定性分析理论和非线性稳定性分析理论仍是理论分析的基础,大涡模拟(LES)和流体体积法(VOF)是数值模拟应用较多的研究方法,液体粘度、韦伯数、液体表面张力等对环状射流雾化影响较大。但在大液体韦伯数下的对雾化质量研究还较少,增加工况点的选择,加大仿真与实验间的相互验证,这是环状射流在未来研究和发展的重难点之一。

横向气流中环状流射流液膜的破碎与雾化

针对环状流射流液膜在横流中破碎与雾化过程开展实验研究。研究发现,从宏观雾化形态看,环状流射流在横流中可以实现稳定的雾化;实验给出横流作用下环状流射流轨迹无量纲关联式。采用高速摄影技术对横流中环状流射流液膜破碎与雾化瞬态过程进行捕捉,发现环状流射流液膜雾化过程具有周期性和不连续性;不同环状流状态下液膜在横流中雾化机制有较大差异;增大射流表观气速能有效提升雾化效果。

气液两相环状流射流液膜的破碎与雾化特性实验研究

采用可视化测试技术,针对气液两相环状流射流液膜的变形、破碎与雾化特性开展了实验研究。研究发现,自由发展环状流射流液膜的破碎过程具有周期性和不连续性特征;不同环状流流动条件下,射流液膜在宏观上存在三种不同的破碎模式:爆式破碎、两段式破碎和环膜袋式破碎。基于测试结果,给出了不同破碎模式对应的临界动力学条件;获得了两段式破碎模式下环状流气液动量通量比对射流液膜的破碎高度影响规律并建立了无量纲预测关联式,同时分析了不同位置处射流液膜的破碎特性以及雾化液滴粒径分布规律,发现增大射流气液动量通量比,后段液膜破碎产生的液丝液滴和前段液膜破碎形成的节点液滴粒径均减小,射流雾化效果变好。

横流作用下气液两相环状流射流液膜的雾化特性实验研究

为了更好地认识横向气流对气液两相环状流射流雾化过程的影响,采用高速摄像等技术,针对气液两相环状流射流液膜在横向气流中的破碎与雾化特性开展了实验研究。研究发现,气液两相环状流射流在横流作用下能够实现稳定的雾化,射流液膜的破碎与雾化具有周期性和不连续性特征;查清了雾化过程中射流液膜存在三种不同的破碎模式:爆式破碎、分段式破碎和环膜破碎,并对每种破碎模式下的液膜破碎特征进行了研究;结合实验结果统计分析,获得了射流液膜不同破碎模式的动力学条件和变化规律;同时对环状流射流液膜不同破碎阶段的雾化液滴的粒径分布进行了统计分析,发现三种破碎模式下,液膜的爆式破碎产生的雾化液滴粒径更小,雾化效果较好,同时提高环状流表观气速和横流速度也能够促进射流液膜的雾化。

外滤式真空过滤机用射流真空泵工作性能的改进

某公司外滤式真空过滤机在工作过程中真空度不稳定,达不到生产工艺要求的大小,导致过滤后的精矿含水份量过高。作者分析了产生这种现象的原因,在不改变原真空过滤系统配置的情况下,通过改变射流泵的结构,采用环状射流取代现有的多喷嘴聚焦射流等途径,使工作真空度提高了近50%,脱水率由原来的11%提高到10%以下。取得了较好的经济效益。

轴对称液体射流的Hamilton表述

证明带有自由面的轴对称液体圆射流和环状射流的控制方程在有势运动的情况下具有Hamilton结构,其Hamilton函数为射流的总能量,并给出正则变量的表达式．

小焦斑纳秒激光烧蚀铝平面靶的数值研究

用二维辐射流体程序Flash模拟了小焦斑纳秒激光与铝平面靶的相互作用过程,其中入射激光的聚焦半径为25μm,峰值强度约为1013 W/cm2,波长为532nm。模拟发现激光通道上的等离子体出现了密度排空的现象,激光焦斑外侧出现环状的射流结构。激光通道上密度排空现象对电子热输运的计算较为敏感,对比干涉实验测量的密度分布,确定了模拟中限流因子的取值为0.08。通过考察辐射致冷与电子横向热输运对等离子体膨胀运动的影响,对环状射流结构的形成原因给出了物理解释,并在模拟上验证了辐射冷却在其形成过程中的主导作用。

冲击作用下液滴在环境液体中的演变过程及主导因素

采用实验与计算流体力学(CFD)相结合的方法对冲击作用下液滴在环境液体中的演变过程进行了研究,重点针对液膜破碎之前液滴的4种典型演变模式所伴随的流场细节进行了较为深入的探讨.结果表明,液滴演变过程与涡强度有较强关联:涡强度越大,液滴演变模式越剧烈,演变过程中出现环状射流持续翻转现象;反之,演变过程中无环状射流生成甚至出现液滴变形回复现象.进一步对液滴内部环状射流的生成与发展机理进行研究发现,涡的演变与界面约束之间存在一种竞争机制:涡的演变促进界面的进一步变形,而界面约束起着相反的抑制作用.这一竞争机制通过有无界面张力条件下液滴变形的CFD结果得到了进一步揭示.