双流体雾化液滴荷电特性分析

本文通过理论分析,提出了双流体荷电雾化过程中,增大电场强度或减小液滴粒径均能提高荷电效果的论点。针对不同的电极布置情况建立了数值模拟模型,计算结果表明,双流体喷嘴接地时,喷嘴与环状电极之间的电场强度比喷嘴不接地时大很多。通过实验,验证了电场强度、液滴粒径等参数对荷电效果的影响规律,在环状电极荷电情况下,双流体喷嘴接地时,液体荷质比高于双流体喷嘴不接地时的荷质比;电场强度增大,荷质比增加;液滴粒径越小,荷质比越大;在一定的电导率范围内,电导率越大,荷质比越小。实际喷雾中,运动液滴发生二次破碎的临界荷电量小于Rayleigh极限。     

含气泡油滴撞击油膜壁面时气泡的变形与破裂

油--气润滑过程中润滑油液滴受高速气流扰动易形成含气泡油滴,微气泡将对油滴撞击壁面时的运动过程以及壁面油膜 层的形成质量产生重要影响. 基于耦合的水平集--体积分数 方法,对含气泡油滴撞击油膜壁面行为进行数值模拟研究, 考察含气泡油滴撞击油膜壁面时气泡的变形运动过程,探讨气泡破裂的动力学机制,分析气泡大小、碰撞速度和液体黏度等因素对含气 泡油滴撞壁过程中气泡变形特征参数的影响规律. 研究表明:含气泡油滴撞击油膜壁面后气泡会发生变形,并破裂形成膜液滴;气泡随同 液滴运动过程中,气泡内外压力和速度梯度变化是使气泡发生破裂的主要诱因. 气泡大小对气泡破裂方式影响较大,气泡较小时发生单 点破裂,而气泡较大时更容易发生多处破裂. 不同大小气泡受力差异较大,气泡大小与破裂发生时刻没有明显相关性. 碰撞速度和液体 黏度对气泡的变形、破裂和破裂发生时刻都具有一定的影响. 碰撞速度越大,油滴动能越大,更容易产生气泡变形和破裂现象. 液体黏 度增大,在油滴撞壁运动前期促进气泡变形,而在运动后期可以阻延气泡破裂行为发生.      

含气泡油滴撞击油膜壁面时气泡的变形与破裂

油-气润滑过程中润滑油液滴受高速气流扰动易形成含气泡油滴,微气泡将对油滴撞击壁面时的运动过程以及壁面油膜层的形成质量产生重要影响.基于耦合的水平集-体积分数方法,对含气泡油滴撞击油膜壁面行为进行数值模拟研究,考察含气泡油滴撞击油膜壁面时气泡的变形运动过程,探讨气泡破裂的动力学机制,分析气泡大小、碰撞速度和液体黏度等因素对含气泡油滴撞壁过程中气泡变形特征参数的影响规律.研究表明:含气泡油滴撞击油膜壁面后气泡会发生变形,并破裂形成膜液滴;气泡随同液滴运动过程中,气泡内外压力和速度梯度变化是使气泡发生破裂的主要诱因.气泡大小对气泡破裂方式影响较大,气泡较小时发生单点破裂,而气泡较大时更容易发生多处破裂.不同大小气泡受力差异较大,气泡大小与破裂发生时刻没有明显相关性.碰撞速度和液体黏度对气泡的变形、破裂和破裂发生时刻都具有一定的影响.碰撞速度越大,油滴动能越大,更容易产生气泡变形和破裂现象.液体黏度增大,在油滴撞壁运动前期促进气泡变形,而在运动后期可以阻延气泡破裂行为发生.     

微通道中应用"流动汇聚"形成分散体系

在微流控器件内集成具有流动汇聚功能的几何结构以研究液--液系统中液滴的形成. 相图显示液滴的大小为流量以及两种液体流量比的函数, 它包括两个区域, 在一个区域中液滴大小和孔隙宽度接近, 而在另一区域液滴大小则取决于``汇聚'后的细流直径, 从而能形成远小于孔隙的液滴. 单分散和多分散乳状液均可以被生成.     

同轴气流式液体射流分裂液滴粒径研究

针对同轴气流式液体射流分裂液滴粒径预测模型缺乏的现状, 结合射流线性稳定性理论, 建立了基于临界模数的同轴气流式黏性液体射流分裂液滴粒径表达式, 在此基础上, 分别研究了气流旋拧(气流同时存在轴向和周向运动)及流体物性(气体可压缩性、液体黏性、气液密度比和表面张力)对液滴粒径的影响规律. 研究发现: 周围气流轴向引射作用和同轴旋转作用均会导致分裂液滴粒径整体呈先增大后减小的趋势; 且在气流仅作同轴旋转运动时, 相同临界模数下气流旋转对分裂液滴粒径的影响较小. 在本文的研究参数范围内, 分裂液滴粒径随气体可压缩性和气液密度比的增加而减小, 随液体黏度和表面张力的增加而增加; 其中, 气体可压缩性在气流作同轴旋转运动时作用效果更强, 液体黏度在气流作同轴引射运动时效果更为显著. 研究结果对同轴气流式液体射流的分裂液滴粒径预测具有一定的理论意义和工程应用价值.      

水击谐波流场中乳化油液滴粒径的PIV测量

为了掌握乳化油液滴在水击谐波流场中的碰撞、破裂、聚集和变形等微观形态的变化规律,采用粒子图像测速(PIV)技术对水平方管中乳化油液滴的水击谐波流场进行了测量,分析了在水击谐波流场中,不同激振力作用下乳化油液滴的粒径变化。测量结果表明,在水击谐波流场作用下,乳化油液滴平均粒径的增长率随着激振力的减小而减小,随着作用时间的增大呈增加趋势,直至粒径处于一种动态平衡;乳化液滴随着激振力增大到达波节聚集位置的时间减少,可见增大水击谐波激振力有利于乳化液滴的聚集并合并为大尺度的液滴,从而有效地提高了水击谐波流场作用下的油水分离效果。     

相近韦伯数条件下激波波后液滴初期变形的影响机制

以实验结合数值模拟与理论分析的方法，研究韦伯数在2 100~2 700区间内，不同组合流动参数对液滴破碎初期变形的影响与作用机制。实验中通过高速摄影捕捉到一系列具有明显差异的液滴变形模态，表明在相近韦伯数下液滴的初期变形仍受到气流速度、密度等具体流动参数的显著影响。以刚性球体替代液滴进行外流数值模拟，利用球体表面气动力分布推算出的液滴表面变形趋势与实际变形形态吻合，表明液滴的初期变形特征与外流流动分离和涡特征具有一致性。对流场和理论变形数据的分析显示，流动分离发展阶段和稳定阶段对液滴作用力以及它们所诱导的液滴变形特征存在很大差异；分离发展与液滴变形过程的特征时间之比可由气液密度比的平方根表示，它决定了液滴早期变形的基本形态。分离发展阶段所占时间比例越高，即实验中气液密度比越高，则液滴更倾向于发展出单个显著的环形突起，反之则趋于形成多个相对均衡的突起。     

圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度数量密度分布相关性研究

压力旋流喷嘴被广泛应用于航空发动机、船用发动机、车用汽油缸内直喷发动机、燃气轮机等动力机械的燃油喷射系统中.以压力旋流喷嘴射流为研究对象,开展了圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度数量密度分布相关性问题研究.对于液体射流,以往的研究往往对破碎液滴粒径数量密度分布或速度数量密度分布进行单独研究,对于这两种数量密度分布之间关系的研究较少;从相关性的角度对圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度数量密度分布之间的关系进行研究.采用最大熵原理方法建立了圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度联合概率密度函数.对圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度联合概率密度函数进行了讨论,对圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径数量密度分布与速度数量密度分布的相关性问题进行了研究.研究结果表明,为了给出正确的圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度联合概率密度函数,射流守恒约束条件中必须同时包括质量守恒定律、动量守恒定律以及能量守恒定律;破碎液滴粒径的数量密度分布与速度数量密度分布密切相关;射流旋转强度对破碎液滴粒径数量密度与速度数量密度分布结构影响不大,对破碎液滴粒径数量密度和速度数量密度的分布区域影响较大.     

液滴撞击超疏水壁面反弹及破碎行为研究

液滴撞击壁面时,壁面亲水性对液滴撞击壁面后的变化历程具有重要的影响。利用相界面追踪的复合Level Set-VOF方法对液滴撞击超疏水壁面的运动进行了研究。研究结果表明,撞击速度较小时,液滴撞壁后发生反弹;撞击速度较大时,液滴撞壁后会发生破碎现象;初始粒径的增大和表面张力的减小,有利于液滴撞壁后产生铺展破碎现象;撞击角度对撞壁后的液滴行为具有较大的影响。通过数值模拟,给出了一定条件下液滴垂直及倾斜撞击超疏水壁面反弹及破碎的临界条件。     

液滴在激波冲击下的破裂过程

对液滴在入射激波作用下的变形破碎过程进行了实验研究和数值模拟，得知数值模拟结果与实验结果基本吻合，以及在什么情况下两者出现分歧。结果显示，液滴在激波的作用下要经历从压缩变形、RM不稳定性变形、细小液雾剥离到全部雾化破碎等过程。结果还表明，不同液滴直径、入射激波马赫数和液滴介质等参数下的液滴变形破碎的发展趋势是一致的，而其发展速度明显则不同。其中Weber数的增加加速了液滴的破碎，而Ohnesorge数和黏性的增加则抑制了液滴的破碎。     

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没有想到 这是30年前的旧事. 1979年10月我第一次走出国门,来到这世界科学的圣地--剑桥大学.我们可说是改革开放政策的第一批受益者.事情决定在更早,那是在1978年的夏天,中美两国还没有建交.我们通过了国家的英语考试,组织上决定以公费公派的访问学者身份送我出国进修.我那时在中国科学院安徽光学精密机械研究所工作,研究激光在大气中传输时由大气湍流对激光光束引起的种种湍流效应.     

在Batchelor教授的指导下——纪念当代国际流体力学大师G.K.Batchelor教授逝世九周年

(上接第3期) Batchelor教授和我们座谈 这件事发生在1981年5月12日下午两点半,在剑桥大学应用数学和理论物理系主任Batchelor教授的办公室.参加的人有邓述慧:她是当时在英国访问的中国科学院的一位领导.何困纬:他是当时我驻英使馆在科教方面的一位负责人.崔长庚:他来自中国科学院物理研究所,当时在剑桥大学的材料科学系里进修.贾复:他来自中国科学院力学研究所,当时也在Batchelor教授的这个系里进修.再有就是我自己,我当时是从中国科学院安徽光机所到Batchelor教授收到2009-03-23.