挑流喷溅水滴的数论分档随机喷溅数学模型

挑流泄洪雾化时,水舌与下游水垫塘的碰撞会喷溅大量随机运动的水滴,它构成了喷溅水滴运动的初值问题,基于数论方法在选点较少的情况下仍然有较好的均匀性的思想。本文提出了数论分档水滴的概念,通过数论方法对水滴进行分档,并将高维相空间降维到一维相空间来计算,建立了水滴数论分档随机喷溅数学模型。对比其数值解和高精度解的结果表明:在计算水滴数相同时,本文数学模型的误差最小,随着水滴数的增加,其误差减小的也最快并迅速接近高精度解。因此,水滴数论分档随机喷溅数学模型不仅能够用更少的水滴获得更高的计算精度,而且能够实现高维初值相空间降维到一维相空间的简洁表达。

气田高含盐采出水旋转雾化影响因素数值模拟

雾化后的液滴粒径越集中,越容易控制雾化过程,调节雾化参数可达到降低气田采出水系统的运行成本,提升处理效果的目的。采用耦合气液两相湍流理论、离散相模型和TAB(Taylor Analogy Breakup)模型,建立了基于拉格朗日方法的旋转雾化模型,对气田高含盐采出水雾化过程进行了数值模拟研究,复现了不同时刻液滴破碎过程,得到连续相空气、离散相液滴的速度矢量分布。分析旋转雾化转速、转盘直径、进液量的影响作用规律。研究结果表明,转速越快、转盘直径越大、进液量越少,雾化效果越好。研究结果可为旋转雾化器的结构工艺参数优化提供理论参考。

利用AFM探究聚合物和表面活性剂对油滴间稳定性的影响

采用原子力显微镜(AFM)探究水中油滴之间的相互作用,并考察了聚合物聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对油滴稳定性的影响。采用分子动力学模拟软件模拟了PSS和SDS在水中的相互作用。结果表明:在不含聚合物和表面活性剂的盐溶液中油滴容易聚并;当水溶液中加入100 mg/L的PSS会使油滴稳定,这主要是由于PSS吸附层提供了空间位阻,有效阻止了油滴之间的聚并作用;然而,100 mg/L PSS和0.1 mM/L SDS共存时会导致油滴再次聚并,这是因为PSS和SDS同时存在时,两者易形成团簇,只有少部分PSS吸附到界面,此时PSS无法形成有效的空间位阻,导致油滴在相互靠近时发生聚并,从而影响了水包油体系的稳定性。

新型Bell型拉瓦尔管雾化喷头及其性能研究

为解决煤矿开采过程中所产生的高浓度粉尘污染问题,提出了一种新型Bell型拉瓦尔管雾化降尘技术,并设计了相应喷头。建立喷雾除尘实验平台,利用拉瓦尔管气流加速原理和液滴破碎原理,测定喷雾压力和喷雾距离对喷雾质量的影响,确定其最佳气压和最佳距离,得到了液滴在不同气压、喷雾距离的变化规律,最后研究了不同种类喷头的雾化效果并进行对比。研究结果表明,随着气压的逐步增加,喷雾D_(10)、D_(50)、D_(90)、D_(SMD)、D_(VAD)逐步减小,雾化效果与之呈正比,最佳气压为0.5 MPa;随着喷雾距离逐步增加,喷雾D_(10)、D_(50)、D_(90)、D_(SMD)、D_(VAD)逐步增加,雾化效果整体呈下降趋势,最佳范围在15~100 cm;新型Bell型拉瓦尔管雾化喷头雾化效果均优于高压喷头和超声波雾化喷头,选新型Bell型拉瓦尔管雾化喷头作为最佳喷头。

水滴烧蚀激光推进性能测试

以脉冲式TEA CO2激光器为光源将雾化水滴用作推进剂进行了激光推进实验研究。由力传感器测量得出的推力随时间的变化关系曲线得出了冲量耦合系数的大小。实验发现水工质激光推进冲量耦合系数的大小与雾化水滴的尺寸、速度等性能参数及其分布密切相关,水滴尺寸和速度越小,速度分布范围越集中,冲量耦合系数越大。

喷管构形和聚焦位置对雾化水滴推进性能的影响

以抛物形和锥形喷管为研究对象,开展了雾化水滴的脉冲式TEA CO2激光推进性能的实验研究。冲量的大小由压电传感器测量得出的推力随时间的变化关系曲线得出。雾化水滴的能量转化效率达到了26.1%,比冲达到了102 s。对于较短的喷管而言,聚焦位置距离喷管顶部越近,推进性能参数越高。喷管构形对推进性能的影响比较明显,抛物形喷管的推进性能优于锥形喷管。

消除空调滴水的超声波装置研究

针对如何消除空调滴水,首先阐述了超声波雾化水技术及原理,并在此基础上结合单片机控制技术,提出了一种消除空调滴水的新型方法及装置,然后从系统硬件结构和系统软件控制流程两个方面作了详细的分析,并利用MATLAB工具对试验数据进行了处理,最后指出这种新型装置在实际操作中获得了较好的效果。

石家庄地区一次秋季冷锋云系垂直微物理结构的观测研究

利用2008年10月4～5日石家庄一次降水性层状云系的飞机探测资料,结合实时天气、卫星、雷达等资料,分析了降水过程的天气背景条件、降水初期云中的液态含水量、云粒子平均直径和粒子谱等要素的垂直分布与变化特征,以及云系的垂直微物理结构。结合云中冰雪晶二维粒子图像的增长和地面降水特征,初步探讨了该层状云系降水形成的物理机制。结果表明,此次降水为北方秋季典型的较稳定性冷锋降水过程,云系由高层卷云、中层高层云、低层层积云组成,垂直结构特征明显;云系微物理要素的垂直分布结构与粒子增长过程符合顾震潮先生的三层模型的冷云降水形成机制。

水滴烧蚀多脉冲激光推进性能

用实时的推力测试方法研究了水滴烧蚀模式多脉冲TEA CO2激光推进的推进性能。用纹影法研究了伴随水滴烧蚀产生的激波等流场变化过程。多脉冲激光推进的比冲和冲量耦合系数等性能参数随激光脉冲重复频率的变小和脉冲数目的增加而逐渐下降。与激光传输相反和相同方向的激波传播最大速度分别为10 km/s和7 km/s。与纹影法结果同步获得的推力曲线表明:汽化过程对推力的形成过程贡献最大,激波也对推力的形成过程有一定贡献。

超声波瞬间雾化结霜初始阶段液滴的可视化

介绍了一种超声波抑霜新方法。对频率20kHz,功率50 W的超声波作用下铝表面液滴的动态行为进行了可视化观测。记录了超声开启瞬间液滴变形-铺展-雾化的全过程。试验结果发现,超声作用时,铝表面上的液滴首先产生剧烈扰动,继而变形、铺展。当液膜厚度减小到一临界值时,液滴瞬间雾化。超声机械作用产生的界面剪切力以及空化作用产生的高压冲击分别可能是诱发液滴变形和雾化的主要因素。结果初步表明,高频超声振动能够瞬间除去铝平板表面作为结霜初始阶段的液滴,为冷表面有效抑霜提供了可能。

含添加剂细水雾灭油池火的实验研究

采用析出式气泡雾化系统,在受限空间内使用质量分数为1%、不同种类的添加剂和纯细水雾进行灭油池火的对比实验,通过喷嘴雾化特性、灭火时间、火焰温度分布、CO含量变化对不同压力下熄灭油池火的机理和有效性进行分析。实验结果表明:灭柴油火时,含1%KCl添加剂细水雾的灭火效果最佳,化学灭火作用占主导;灭汽油火时,含1%SDBS添加剂细水雾的灭火效果最佳;不同种类的添加剂呈现出不同的灭火效果,但都优于纯细水雾。

氢氧化铁共沉淀氢化物发生-原子荧光光谱法测定卤水中痕量砷、锑和铋

采用氢氧化铁共沉淀,分离卤水中大量盐类,盐酸溶解沉淀,氢化物-原子荧光光谱法测定卤水中痕量的As、Sb和Bi等。方法检出限LD(As)=0.02μg/L、LD(Sb)=0.01μg/L、LD(Bi)=0.01μg/L,RSD分别为0.99%、1.08%、0.69%(n=12),回收率分别为:92.0%—96.0%、88.0%—104%、94.0%—104%。实验结果表明,该方法检出限低、灵敏度高、测定结果准确可靠、操作简单快速,可完全满足卤水中痕量As、Sb、Bi的测定。

细水雾灭火强化火焰现象实验研究

通过自主研发的析出式气泡雾化细水雾系统对酒精、汽油、柴油、煤油进行灭火实验。针对空气扰动、水煤气反应、液滴喷溅三种可能性,通过不同的实验验证探究细水雾灭火强化火焰现象的原因。实验采用的喷嘴为具有单通道输送双流体功能的新型喷嘴,流量为120kg/h,SMD平均粒径为112μm,向下的纵向速度为26.49m/s,距离油盘0.9m,出口压力为0.3 MPa。实验结果表明:柴油、煤油等燃料强化的现象主要由空气扰动和液滴飞溅因素所致。酒精的强化现象只是由于油滴飞溅因素所致。

激光诱导下雾化水滴颗粒的击穿特性

为了对气液两相介质激光推进技术中雾化水滴的击穿阈值特性进行研究,建立激光诱导下单个水滴微粒的光学击穿模型,计算分析入射功率密度、水滴微粒半径、入射激光波长等相关因素对雾化水滴颗粒击穿过程的影响.结果表明:随入射功率密度的增大,由107 W/cm2上升至1011 W/cm2,击穿位置沿入射反方向移动.随水滴微粒半径的增大,从0到50μm,击穿阈值减小,从35×106 W/cm2下降到2.5×106 W/cm2,击穿位置沿入射方向移动.随激光波长的增大,由0到12μm,击穿位置沿入射反方向移动;当波长较短时(λ<2μm),击穿阈值随波长增大而迅速减小,从25×106 W/cm2下降到5×106 W/cm2.当波长较长时(λ>2μm),波长增大对击穿阈值影响较小.

用共沉淀富集分离火焰原子吸收分光光度法测定饮水中的镍和钴

在中性或弱碱性条件下，向被测水样中加入适量Ｂｉ３＋和Ｎａ２Ｓ，使水样中的Ｎｉ２＋、Ｃｏ２＋和Ｂｉ３＋以硫化物的形式沉淀下来。将沉淀过滤，或者加入明矾以加速硫化物的沉降、凝结，再用虹吸法吸去上层清液（无须过滤）的方法将沉淀分离，用热稀硝酸将沉淀溶解后直接用火焰原子吸收法测定镍、钴的含量。这种方法具有较高的准确度和精密度。

旋杯式空调滴水雾化器的研制

介绍了为消除窗式、分体式和柜式空调器滴水现象而研制的旋杯式空调滴水雾化器的结构、工作原理、安装位置及其它特点，认为雾化器不仅可用于空调行业，也可以用于喷雾作业。

气水喷嘴雾化特性实验研究

为研究不同类型气水喷嘴的雾化效果及气体流量和水流量对雾化效果的影响,基于实验室自行设计的气水喷雾实验系统,利用JL-3000型激光粒度分析仪及电磁流量计和转子流量计对气水喷嘴流量特性及最佳工况条件进行了实验研究。采用origin软件对数据进行分析得到雾化粒径及雾滴相对尺寸ΔS随气体流量及水流量的变化曲线,并以此衡量喷嘴的雾化效果。利用喷雾学、流体力学及多相流等理论对实验现象进行分析并得到喷嘴的最佳工况条件。实验结果表明:当水流量一定时,随着气体流量的增加,雾滴粒径减小速度由快变慢。当气体流量为80 L/min时,水流量为5 L/h即气液比为960时干雾喷嘴雾化效果最好,扇形喷嘴和锥形喷嘴气水流量分别为100 L/min,5 L/h和140 L/min,5 L/h,即气液比分别为1 200和1 680时其雾化效果最好。通过对比最佳雾化效果发现干雾喷嘴的雾滴粒径及雾滴相对尺寸最小,可以达到更好的雾化效果和经济效益。

降水性层云含水量跃变对应的微结构观测研究

利用长春2007年5月16日的一次层状云降水过程的飞机观测资料,并结合天气图、卫星云图及雷达回波等资料,综合分析了此次降水过程中粒子浓度、粒子谱、雷达垂直累积液态水(vertical integrated liquidwater,VIL)、微波辐射计积分液态水(liquid water content,LWC)以及地面雨强特征。研究表明,层状云微结构在水平方向上的起伏较大,出现两次典型的含水量跃变:第1次液态水跃变主要是因为粒子浓度增加;第2次液态水跃变是因为粒子浓度和粒子谱共同作用的结果;雷达VIL值和地面雨强两者呈正相关。

常用压力式喷嘴雾化特性及降尘性能研究

压力式喷嘴是湿式除尘设备里一个重要构件。为研究喷嘴结构对其雾化特性及降尘效果的影响,基于现有的实验平台及马尔文激光粒度分析仪,选用目前井下常用的相同孔径3种喷嘴(螺旋型、旋流叶片型、切向孔型)进行了较系统的实验研究。研究发现:随着供水压力的递增,3种喷嘴的流量、射程都相继增大,而雾化角都逐渐减小;在相同供水压力下,旋流叶片型喷嘴的流量及射程都明显大于其他2种喷嘴;3种结构喷嘴都随着供水压力的增加雾滴粒径不断减小,但在相同供水压力下,旋流叶片型的分散度更均匀,总体性能上要比其他2种喷嘴有优势,更有利于接触粉尘,起到降尘效果。3种结构喷嘴都随着供水压力的增大其降尘效率都逐渐递增;在相同供水压力下,旋流叶片型喷嘴降尘性能最好。

水喷雾雾化特性实验研究

对水喷雾的雾化特性进行分析,通过自主搭建有限空间实验系统测量不同影响因素下的喷雾粒径,进而分析喷嘴安设角度、喷嘴直径和喷雾压力对喷嘴雾化特性的影响规律。结果表明:喷嘴安设角度为0°、10°、20°、30°时,特征粒径D10、D50、D90以及体积平均粒径与喷雾压力呈负相关、与喷嘴直径呈正相关,4 MPa时的特征粒径值最小。综合分析可知,喷嘴安设角度为10°时为最优安设角度。