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荷电黏性液体射流线性不稳定性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
根据线性不稳定性理论分析了扰动压强场和扰动电场,对荷电液体射流受力特性进行分析,建立了荷电黏性液体射流色散方程,通过数值计算分析了射流速度、荷电电压及黏度对荷电液体射流不稳定性的影响．研究结果表明：增加射流速度或荷电电压均能使射流不稳定性增加,表面波最大增长率及其对应的最优波数、最大波数均增大,射流破碎形成的液滴特征尺寸减小．黏度的提高使射流趋于稳定不易破碎,表面波最大增长率及其对应的最优波数减小,射流破碎形成的液滴特征尺寸增大,而最大波数保持不变．射流速度在0—1m/s范围内,非荷电与荷电情况下0阶表面波始终存在;非荷电时,只有当射流速度达到一定数值时1阶表面波才出现,荷电后,1阶表面波在更小的射流速度时即可出现;0阶表面波最大增长率大于1阶表面波最大增长率,在液体射流破碎过程中占据主导地位． 相似文献
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基于VOF方法并考虑界面张力影响与界面重构,分别建立不同喷射流率下的非相溶两相流界面追踪模型,追踪液-液分散雾化过程中油-水两相界面变化,模拟了射流破碎和液滴形成、生长与破碎等微观特征,分析了准则数对射流破碎与液滴形成的影响机理。结果表明:所建立的界面追踪模型能模拟不同喷射流率下液-液分散雾化形成液滴过程,但高喷射速率时捕捉流场中小尺度涡破碎过程的能力仍有不足;在不同的液滴形成模式下,射流液体的破碎均具有随机性,并随喷射流率的增大而增强,射流破碎依靠两相界面的波动和失稳形成体积较小的液滴;Re、Ca和Bo准则数对滴流和层流射流时形成的液滴与射流表面及其破碎处的形状的影响比较大,而对于湍动射流而言,则主要影响射流破碎程度和形成液滴的粒径。 相似文献
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基于荷电液体射流的模型和广义坐标下的Lagrange方程，建立了静电场作用下无粘性液体射流的色散方程，并对该方程进行了数值求解，分析了若干因素对荷电液体射流的轴对称模型和非轴对称模型的影响。研究结果表明：随着电场强度的增大，荷电液体射流的最大扰动增长率增大。低电压时静电场对轴对称射流的不稳定性有显著作用，电压逐渐升高时非轴对称模型逐渐占据主导地位，最终导致液滴的破碎；随着射流半径的减小，荷电液体射流的不稳定性增加，轴对称模型下射流半径的改变对射流不稳定性的影响比非轴对称模型小；不同的液体介质对荷电液体射流不稳定性的影响在非轴对称模型下表现得更为显著。 相似文献
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荷电液滴蒸发破碎过程的数学模型 总被引：2，自引：0，他引：2
针对荷电液滴蒸发破碎过程伴随的电荷衰减、质量和热量的传递问题进行了理论分析,得出荷电液滴电荷衰减规律,建立荷电液滴蒸发破碎过程的数学模型.建立重力作用下作平抛运动液滴的轨道模型,得出了水平方向与竖直方向上的最大输运距离.研究表明,液滴所带电荷是随时间作指数规律衰减,液滴电导率越高,介电常数越小,电荷衰减越快;液滴完全蒸发所需时间基本上与液滴初始半径的平方成正比.荷电液滴在蒸发过程中,临界电量随液滴温度的增加而减小,当液滴带电量q大于等于临界电量qc时,蒸发过程中发生库仑分裂,并实现了对库仑分裂时刻的预测. 相似文献
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等离子体荷电喷雾的雾化机理与效果分析 总被引：2，自引：0，他引：2
阐述了环形电极电场中液滴的荷电雾化过程及破碎机理,并通过改变电压、极距、电极针数和电极直径等参数进行荷电雾化试验研究,揭示液滴荷电及雾化特性与诸影响参量的关系。结果表明,雾滴数量中径随着电极针数的增加、极距的增大、电极直径的减小而减小。当未加荷电电压时,雾滴扩散比RD为0.662,雾滴粒径较大、粒谱较宽;当荷电电压增大到20kV时,雾化液滴的数量分布曲线与体积分布曲线基本接近,雾滴粒径变小、粒谱变窄,雾滴扩散比达到0.813,雾滴分布均匀度明显提高。 相似文献
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针板电极荷电液体射流不稳定性分析 总被引：1，自引：1，他引：0
基于荷电液体射流的模型和广义坐标下的Lagrange方程,建立了静电场作用下无粘性液体射流的色散方程,并对该方程进行了数值求解,分析了若干因素对荷电液体射流的轴对称模型和非轴对称模型的影响.研究结果表明:随着电场强度的增大,荷电液体射流的最大扰动增长率增大.低电压时静电场对轴对称射流的不稳定性有显著作用,电压逐渐升高时非轴对称模型逐渐占据主导地位,最终导致液滴的破碎;随着射流半径的减小,荷电液体射流的不稳定性增加,轴对称模型下射流半径的改变对射流不稳定性的影响比非轴对称模型小;不同的液体介质对荷电液体射流不稳定性的影响在非轴对称模型下表现得更为显著. 相似文献
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基于表面波线性不稳定性理论建立了荷电液体射流色散方程并进行数值计算,应用高速摄影技术测量荷电液体射流破碎长度,对理论分析结果进行实验验证.在讨论的射流速度、荷电电压范围内,随着射流速度或荷电电压的增加,0阶、1阶表面波最大增长率不断提高,但0阶表面波最大增长率始终大于1阶表面波,主导射流破碎过程;提高射流速度,射流破碎长度先增加至一个极值之后逐渐减小,荷电电压总是促进射流破碎,减小射流破碎长度;提高液体电导率,射流破碎长度增大.实验结果表明,线性不稳定性理论能很好地解释射流速度、荷电电压和液体电导率对射流破碎长度的影响,但在预测射流破碎长度极值对应的临界射流速度时存在一定的偏差. 相似文献
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针对生物柴油液液静电雾化乳化过程,建立了色散方程并应用Matlab进行数值计算,分析了水射流速度、荷电电压、水与生物柴油各自的黏度、表面张力对生物柴油中水射流不稳定性的影响.研究结果表明,在水-生物柴油系统中,提高水射流的速度或荷电电压,均能使界面波最大增长率增大,对应的最优波数也随之增加.水的黏度阻碍水射流的破碎雾化,而生物柴油黏度对水射流的破碎雾化却起着促进作用.水-生物柴油的界面张力越小,对液液静电雾化乳化过程越有利.在水-生物柴油液液静电雾化乳化实际应用过程中,除提高水射流速度和荷电电压外,提高水的温度同时尽可能地降低生物柴油的温度,可以形成粒径细小均匀离散相液滴,获得优质的生物柴油乳化燃油. 相似文献
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在毛细管-环状感应电极下,对多种介质在高压静电场中的静电雾化特性进行了试验研究.利用微量注射泵（ATI Orion M361）控制每次试验雾化溶液的流量,用高压发生器及电压读数仪（Q3-V型）准确控制所加的荷电电压,在不同电压下,研究了介质物性（电导率、黏度、表面张力）对液滴荷质比产生的影响,并深入分析了荷电电压、介质的物性参数对液滴荷质比的影响规律.结果表明：微流量情况下,在达到瑞利极限之前,不同液滴的荷质比在一定电压范围内随电压的升高而增大,并近似呈线性增长关系.介质的电导率是影响液滴荷质比的重要因素,电导率越大,荷质比随荷电电压增大得越快,但5%NaCl溶液与水的电导率相差近200倍,测得的荷质比却相差很小,说明当介质的电导率较小时,荷电电压对液滴荷质比起主导作用.介质的黏度对液滴的荷电能力有明显的抑制作用,而表面张力与液滴荷质比呈正比关系. 相似文献
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燃油粘度与环境压力对喷雾碰撞过程的影响 总被引：2，自引：2，他引：0
O’Rourke碰撞模型仅仅考虑了碰撞拉伸分离以及聚合,而忽略了碰撞反弹、反射分离以及高韦伯数下的碰撞二次破碎过程,在碰撞分区过程中也忽略了燃油物性以及碰撞环境条件的影响,使得预测的碰撞分区临界韦伯数偏低。复合碰撞模型根据相关的实验结果对碰撞分区进行油滴粘度以及碰撞环境压力修正,考虑碰撞反弹、反射分离、拉伸分离以及碰撞二次破碎过程,提高了碰撞分区的预测精度。基于复合碰撞模型,分析了油滴粘度与环境压力对喷雾碰撞过程的影响。结果表明环境压力的增加,使得碰撞反弹概率增加而聚合概率下降;燃油粘度的增加使得碰撞聚合比例增加而碰撞分离比例下降。 相似文献
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荷电雾滴群撞击界面过程的PDPA测试 总被引：2，自引：0，他引：2
为了研究荷电雾滴群撞击植株靶标界面的过程,研究了适合撞击过程测量的相位多普勒粒子分析仪(PDPA)测试方法,分析了荷电雾滴群撞击界面后形态特征及形成的原因。实验结果表明:荷电雾滴群特殊的空间运动结构决定其撞击植株靶标界面后具有独特的存在形态;荷电雾滴撞击界面后只会产生粘附或反弹而不会发生喷溅;较多细微雾滴的存在导致荷电雾滴群反弹后凝并现象显著,使雾滴的粒径增大而个数减少;单雾滴撞击界面后产生粘附或反弹的判据K的临界值不适于荷电雾滴群的撞击过程,而法向Weber数为30可作为发生反弹现象的参考依据;较大的切向速度能够造成荷电雾滴撞击植株界面后反弹现象的发生;荷电雾滴所具有的部分法向动能在撞击反弹过程中转为切向动能。 相似文献
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为了获得叶片式气液混输泵合理的气相直径取值,从而提高其两相流动模拟的准确性,文中从韦伯数这一决定气泡尺寸的关键参数出发,基于临界韦伯数建立了气相直径与转速、流量、含气率之间的相关关系,进而提出混输泵内气相直径的理论预测模型,并在3级叶片式气液混输泵中对该理论预测模型进行了应用.在不同流量和不同含气率的20个工况下,根据试验结果对数值模拟中的气相直径取值进行了标定,并据此拟合确定了理论预测模型中的经验系数,最终气相直径的理论预测值与数值模拟标定值的平均误差为7.28%.通过对气相直径和韦伯数在混输泵轴面流道上的分布规律进行分析,明确了高气相直径和高韦伯数的出现区域,并发现叶轮流道内高体积分数的气相会随主流运动发展,而导叶流道内高体积分数的气相则会聚集形成低速气团并堵塞流道.研究结果为提高气液混输泵两相数值模拟的准确性具有一定的帮助. 相似文献
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针对扇形喷嘴雾化特性问题,在Ansys Fluent中基于Taylor Analogy Breakup(TAB)破碎模型,采用Eulerian-Lagrangian连续相与离散相耦合算法,实现了扇形喷嘴的液滴破碎、雾化形成及气液两相流场的非定常数值模拟,完成了喷射压力与喷雾高度2个参数对扇形喷嘴液滴速度、液滴直径、离散相模型(DPM)质量浓度、液滴通量(N)等雾化特性参数的影响研究,通过激光粒度仪在试验台上得到了液滴索特平均直径(DSM),并与模拟结果进行了对比.研究结果表明:随着喷射压力的升高,液滴的速度越大,液滴在计算域内平均停留时间越短,在计算域停留的液滴数越少;液滴的索特平均直径(DSM)、液滴体积中值直径(DVM)、数量中值直径(DNM)随着喷射压力的升高越来越小,喷射压力为0.3 MPa后液滴DSM减小的趋势变大,这有利于改善实际作业中的雾化质量,当然在有风状态下也会加大雾滴飘逸的风险.喷雾高度对液滴DSM影响不大.不同喷射压力下DPM质量浓度以及喷雾的覆盖面积不受喷射压力的影响,由于N的变化与液滴DSM呈三次方,与覆盖面积A呈反比关系,液滴的数量通量随着喷射压力的变大而逐渐变大.DPM的质量浓度随着喷雾高度的升高而逐渐降低,喷雾的覆盖面积随着喷雾高度的升高而逐渐变大.由于液滴的DSM随喷雾高度的变化可忽略不计,因此液滴数量通量随着喷雾高度的增加而逐渐变小.不同喷射压力下和不同喷雾高度下试验和模拟计算所得到的DSM变化趋势一致,整个过程的误差不超过10%. 相似文献
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柴油液滴撞击倾斜壁面碰撞速度效应数值分析 总被引：1，自引：0，他引：1
采用复合水平集和流体体积法并综合考虑传热及接触热阻的作用建立了液滴碰撞倾斜壁面的数值模型,并验证了模型的可靠性。通过分析计算,获得了柴油液滴撞壁动力学形态的变化规律,揭示了液滴撞壁流动破碎机理,探索了液滴前、后铺展系数和铺展速度、总铺展系数以及壁面平均热流密度的碰撞速度效应规律。研究表明:液滴碰撞倾斜壁面射流和飞溅特征仅出现在前铺展边缘,且射流存在颈部破碎和根部破碎;液滴前铺展边缘射流区域内压力梯度是射流形成、发展及其颈部、根部断裂的主要原因;毛细波的作用是射流颈部和根部破碎的关键因素;碰撞速度越大,液滴的前、后铺展系数和铺展速度、总铺展系数以及壁面平均热流密度均越大;随着碰撞速度的增加,液滴撞壁特性的碰撞速度效应逐渐减小。 相似文献
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液滴冲击不同浸润性壁面的数值分析 总被引：2，自引：0，他引：2
采用复合水平集和流体体积法并综合考虑传热和接触热阻的作用,建立了液滴碰撞水平壁面数值模型,并实验验证了模型的准确性。通过分析计算结果,探索了壁面浸润性对液滴撞壁过程的影响,揭示了液滴撞壁流动传热及飞溅机制,并建立了液滴飞溅临界条件理论判据。数值结果表明:液滴铺展系数的碰撞速度效应明显,碰撞速度越大,液滴的铺展系数越大,但液滴达到最大铺展系数所需无量纲时间与碰撞速度不相关;碰撞速度越大,液滴撞壁收缩幅度越大,壁面浸润性对铺展系数的影响越小。液体内部压力梯度是液滴铺展边缘产生射流和断裂的主要原因;Rayleigh-Plateau不稳定性和毛细波是射流颈部收缩和破碎飞溅的关键因素。 相似文献
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柴油液滴冲击液膜润湿壁面实验和数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
从实验和数值模拟两方面研究了液滴碰撞液膜润湿壁面的过程。实验采用高速摄像仪观测并分析了液滴撞壁后的铺展、水花形成和液滴破碎飞溅现象,并定量获得了液滴的铺展系数和铺展速度随时间的变化规律。实验结果表明:液滴的铺展系数和铺展速度的碰撞速度效应明显;碰撞速度越大,液滴的铺展系数越大;液滴撞壁后的铺展速度迅速减小,碰撞速度越大铺展速度越大。数值模拟采用流体体积法,综合考虑液滴与壁面间传热及接触热阻的作用,建立了液滴撞壁数值模型。该模型模拟结果和实验数据吻合较好,证明了数值模型的准确性。数值结果表明:液体内部的压力梯度是液滴铺展、产生皇冠水花和以及液滴破碎飞溅的主要原因;毛细波是水花颈部收缩和液滴破碎飞溅的关键因素。 相似文献