Hagena团簇尺度定律中锥形喷嘴的等效孔径

本文首先详细重演了锥形喷嘴的等效孔径deq,并根据deq的定义给出了它与气体团簇喷流的径向宽度之间的依赖关系.然后以高背压氩气团簇喷流为例,通过成像喷流的Rayleigh散射光的空间分布研究了不同背压下喷流的径向宽度,并与Hagena团簇尺度定律中直线流模型假设的喷流径向宽度进行了比较.结果表明,Hagena直线流模型假设的喷流径向宽度小于实际的径向宽度,且实际宽度与气体背压有关.进一步的研究表明,直线流模型对喷流宽度的估计偏差导致对锥形喷嘴等效孔径的估计偏差,这为Hagena尺度定律估计团簇平均尺寸的偏差给出了一种可能的解释.

高背压超声气体团簇喷流中团簇平均尺寸沿喷流方向演化研究

本文通过对高背压(50 bar,1 bar=1.0×105Pa)氩气经长锥型喷嘴(长度L=30 mm)向真空绝热膨胀所形成的超声气体团簇喷流的数值模拟,分析比较了由喷嘴喉口起沿喷流方向在喷流中心轴线上团簇平均尺寸的演化情况.结果表明:沿喷流方向团簇平均尺寸显示先增长后趋于饱和的变化趋势,具有较大尺寸团簇的区域出现在距离喷嘴喉口大约20 mm.据此本文再结合关于喷流中原子密度沿喷流方向变化的模拟结果开展了锥形喷嘴长度的优化研究.针对由常见构型的锥形喷嘴(喉径～0.5 mm,半张角～8.5?)在高背压下形成的团簇喷流,20 mm左右的长度为锥形喷嘴的适宜长度.