高强电场中液滴的破碎

对高强电场中液滴的破碎进行了研究。提出了置于电介质连续相中的导电液滴在静电场中的受力模型，并通过实验对高强交变电场中影响液滴破碎的诸因素进行了研究。获得了诸因素在一定范围内对液滴破碎影响的规律，同时证明了静电场中液滴受力模型的合理性。     

动态旋流器液滴破碎研究

本文介绍了动态旋流器的分离原理和结构特点,结合前人对液滴破碎的研究成果,分析了动态旋流器液滴破碎机理。通过对旋流器中湍动能的分析研究,总结出动态旋流器内液滴破碎的主要原因和部位。     

湍流分散体系中液滴破碎频率模型的黏性修正

在分析研究分散相黏度对液滴变形和破碎影响的基础上,提出了一个改进的液滴破碎频率模型并拓展了液滴破碎判据标准.同时通过Monte Carlo模拟的随机方法,得到了湍流搅拌槽中液-液分散体系的液滴直径分布和Sauter平均直径d₃₂.通过与文献中关于d₃₂的实验结果比较发现,该模型预测的Sauter平均直径更接近实验值,对于黏性分散相改进的液滴破碎频率模型要优于Coulaloglou和Tavlarides提出的模型.计算结果表明对于黏性分散相液滴,其黏度限制了液滴变形,使得液滴破碎频率被大大减少, 液滴直径明显增加,液滴直径分布向右偏移.     

三维微管液滴形成及破碎的数值模拟

基于多相流模型的VOF方法求解三维坐标下微管末端液滴形成过程,参考丙三醇溶液,分别探讨不同表面张力、密度、射流速度下液滴形成过程,和液滴断裂长度、形成时间、主液滴直径受其影响情况,并分析断裂阶段轴线上压力和轴向速度分布。     

低流量微管末端液滴形成及破碎的数值模拟

采用数值模拟的方法,对在重力作用下微管末端液滴缓慢形成及脱落的动力学过程进行分析和研究.采用有限体积法在轴对称坐标系下求解液滴形成与破碎过程的Navier-Stokes方程,采用VOF(volume of fluid)方法以及基于PLIC(piecewise-linear interface construction)...     

双液滴碰撞行为及调控机制的研究进展

双液滴碰撞行为广泛存在于雨滴形成、燃油喷雾、喷雾冷却、喷墨印刷、农药喷洒等自然现象与工业应用过程中,其碰撞结果会受到液滴参数及气相环境等因素的综合影响,研究双液滴的碰撞行为规律及调控机制一直是该领域的热点。结合目前双液滴碰撞的实验进展和数值模型,将围绕着碰撞行为的主控因素与调控机制展开综述,具体介绍了碰撞参数、液滴理化性质、气相环境等因素对液滴碰撞行为的影响规律与调控结果,并展望了液滴碰撞理论及应用的发展趋势和方向。     

二元液滴自由碰撞聚并后的振荡行为研究

以甲苯、超纯水为多相系统研究对象,采用高速摄像机测试分析了二元液滴自由碰撞聚并后的振荡行为特性。实验结果表明,聚并后甲苯液滴振荡过程存在明显的周期性与阻尼衰减机制,液滴Reynolds数、Weber数是影响聚并后液滴振荡周期、阻尼系数的关键无量纲参数。液滴惯性力与振荡周期呈正相关性,而液滴黏性力则主导了振荡过程的阻尼衰减机制,振荡阻尼系数随黏性力的增加而增加,同时,液滴碰撞聚并作用与其后续振荡过程相对独立,即碰撞聚并过程对液滴振荡行为特性无明显影响。此外,液滴振荡过程特性参数的实验与理论计算对比结果显示,振荡周期实验结果相较于理论值略微偏高,振荡周期、阻尼系数实验与计算值相对误差的标准差分别为14.9%和44.9%。     

湍流搅拌槽中原油-水分散体系的液滴破碎

对搅拌槽内原油-水分散体系中液滴的破碎过程进行了实验和理论分析。实验测定了在不同温度和转速条件下油滴的粒径分布以及最大稳定粒径,并采用以Voigt模型为基础的理论对最大稳定粒径进行了计算。在温度较低时,原油表现出了具有触变性的流变学性质,经过计算和数量级分析,液滴破碎时间与粘度达到平衡的时间相比非常短,可认为在破碎过程中液滴的粘度始终为初始粘度。实验结果与以初始粘度计算的理论值吻合较好。     

湍流分散系统中液滴尺寸的模拟与研究

在考虑分散相黏度对液滴破碎频率影响的基础上,进一步研究了分散相黏度对液滴聚并的影响.在液膜排液时间的计算式中,引入了分散相黏度,建立了新的液滴聚并频率的表达式.通过数值求解群体平衡方程,得出搅拌槽内液-液湍流分散系统的Sauter平均直径.与实验数据比较发现,改进模型可以较好地预测分散系统的Sauter平均直径,其结果优于Coulaloglou 和 Tavlarides模型.计算结果表明分散相黏度对液滴平均直径有着双重影响,抑制破碎,导致液滴直径增大;抑制聚并,从而导致液滴直径减小.     

液-液水力旋流器中的液滴破碎

在总结前人研究成果的基础上,分析了液-液水力旋流嚣中液滴破碎产生的原因,指出流场的湍流特性是产生液滴破碎的主要原因。对水力旋流器中的湍流度、雷诺切应力及颗粒的湍动能进行了分析,给出了水力旋流器中液滴破碎可能性较大的几个部位,并对旋流器边壁液滴破碎的可能性进行了讨论。分析了水力旋流器中液滴破碎的机理,阐明了液滴破碎判据——临界Weber数的表达式,并对理想球形液滴的破碎进行了分析。     

喷淋塔液滴粒径分布及比表面积的实验研究

以水和空气为实验介质,通过拍照法获得喷淋塔内液滴粒径分布,考察了不同喷淋量及空塔气速对塔内不同高度处液滴Sauter平均直径(SMD)的影响,并对液滴粒径分布进行了理论分析.结果表明,喷淋塔顶部液滴分布密集,底部稀疏,液滴群在下落过程中,平均粒径减小且趋于均匀化;塔顶处液滴SMD随喷淋量的增加而增大,处在塔中下部的液滴SMD则随喷淋量增大而减小,提高空塔气速,可减小平均粒径;理论分析认为,液滴粒径减小主要是由于发生了碰撞破碎的缘故,而塔内液滴大小不一是碰撞的主要原因;通过量纲1化拟合得到喷淋塔内液滴SMD经验关联式,其计算结果与实验值吻合较好;考虑液滴破碎的喷淋塔比表面积比不考虑破碎的比表面积大70%左右.     

界面探针法测量液滴与固体壁面间相互作用力

液滴与固体壁面间相互作用力的测量与研究是深入理解润湿机理、调控受限空间内多相流动行为的基础。以液滴轮廓形变为原位微作用力探针,通过拍摄并分析液滴与固体壁面作用过程中轮廓形态变化实现了液滴与固体壁面间相互作用力的测量,测量结果与商用精密微作用力测量仪结果符合良好。相较近年来文献报道的原子力显微镜(AFM)与表面力仪(SFA)测定方法,本方法无须借助外部精密机械探针,具有操作简单、过程可视、成本低廉、不受研究对象透光性限制等优势。最后利用本方法测定了水相环境中十四烷液滴靠近与远离固体壁面时所受的作用力,考察了水相组成对作用力的影响,并发现液滴与壁面间的总斥力仅取决于液滴的形变能力。     

撞击流内液滴碰撞后续发展行为

为了探索撞击流内液滴碰撞后续发展行为,设计搭建了由激光点光源和高速数码摄像机构成的高速数码摄像系统及气液两相撞击流实验平台。利用高速数码摄像系统记录下同轴对置气液两相撞击流中液滴碰撞导致的融合聚结或二次雾化过程,通过处理记录下的液滴运动过程图像,分析了进口液滴粒径、速度、黏度以及液滴碰撞角度等对撞击流中液滴碰撞结果的影响规律。结果表明：随着进口液滴粒径和速度的无限增大,液滴碰撞后最终发生炸裂;进口液滴黏度越小、表面张力越大、Ohnesorge数越小,液滴碰撞后越容易破碎;在本实验条件下,液滴同轴同向运动发生碰撞时,液滴碰撞后全部聚结,当液滴以一定角度发生斜碰时,碰撞后发生拉伸断裂,而当液滴同轴相向运动发生碰撞时,液滴碰撞后可能发生反射分离也可能炸裂。     

液滴碰撞亲-疏水性组合壁面的数值分析

采用VOF方法对液滴碰撞亲-疏水性组合壁面过程进行数值模拟。通过量纲1化,在Reynolds数不变的情况下,研究Weber数和亲水性区域直径对液滴碰撞动态特性的影响,绘制了液滴碰撞结果分区图。结果表明：随着Weber数从1增加至100,液滴呈现出附着、短液滴一次破碎和长液滴多次破碎3种状态;液滴破碎过程受到表面张力、壁面黏附力及Rayleigh不稳定性的影响,亲水性区域直径增加时,液滴破碎所对应的临界Weber数随之增大;此外,Weber数较大时,液滴最大铺展因子不受亲水性区域直径的影响,Weber数较小时,最大铺展因子随亲水性区域直径的增大而增大。     

单液滴蒸发影响因素实验研究

设计了液滴蒸发实验装置,利用高速摄像系统记录高温气流中液滴蒸发过程,并根据实验的数据总结出液滴蒸发规律。在蒸发过程中,液滴蒸发首先经历一个非稳态初始加热阶段,然后液滴蒸发进入一个相对稳定的蒸发阶段,其直径变化基本遵循D2定律。气流温度越高,气流速度越大,液滴蒸发时间越短,液滴蒸发速度越快,但是气流速度对蒸发影响很小。随着液滴初始直径的增大,内部环流加强,液滴后部的尾涡加大,传质阻力减小,液滴的蒸发常数变大。     

油水两相流管道内液滴形成过程研究

油水两相流在管道中流动时会形成多种流型,其中一相形成液滴分散到另一相中是常见的流型之一,液滴粒径及其分布会影响油水两相流的流动特性,因此液滴的形成是研究油水两相流的基础。本文研究了两种白油和水在内径25.4 mm的不锈钢管道内形成的油水两相分散流,通过高速摄像系统拍摄等动量取样装置上有机玻璃样槽中流动状态下的分散流来获取液滴的图像,捕捉有代表性的过程。研究发现,液滴形成过程中剪切破碎和碰撞聚结现象同时发生,并最终达到动态平衡,宏观表现为两相流系统流动参数达到稳定,得到了液滴剪切破碎、碰撞聚结和形成稳定液滴的时间以及各过程中的液滴特性和泵对形成稳定液滴时间的影响。实验结果表明,泵的存在对油水两相分散流的特性有较大影响。     

激波与亚毫米液滴相互作用的二维和三维数值模拟研究

为了研究激波与亚毫米液滴相互作用过程,基于现有的实验结果,利用Fluent平台,采用VOF (Volume of Fluid)多相流模型和k-ε湍流模型,通过二维数值模拟分析了不同韦伯数(We)对亚毫米液滴变形演化过程的影响规律,通过三维数值模拟揭示了亚毫米液滴爆炸式破碎机理。结果表明,韦伯数对液滴变形有促进作用,韦伯数越大,液滴在压缩变形阶段所需要的时间越短;在气动力不变的条件下,相同液滴直径条件下,马赫数越大,液滴所受的气动力越大,液滴质心位移的无量纲加速度越大,低韦伯数下液滴的横向展开速率随韦伯数增大而减小,而高韦伯数下液滴的横向展开速率随韦伯数增大而增大。数值模拟结果与对比实验结果相近,有效阐明了韦伯数对亚毫米液滴变形的作用。     

液滴撞击有机玻璃固壁的实验和数值研究

通过实验和数值模拟相结合的方法,探究了液滴撞击有机玻璃固壁的运动过程以及铺展和振荡规律。数值模拟提出了新的分段式动态接触角(SDCA)模型,模拟结果与实验结果吻合良好。研究结果表明,有机玻璃壁面受到液滴撞击时最大压力出现在气液固三相交界线上。     

具有高粘度分散相的油-水分散体系的液滴破碎与粒径分布研究

对湍流搅拌槽中原油-水分散体系的液滴破碎进行了研究。在不同的温度下原油表现出不同的流变学特征，对分散过程中的液滴破碎产生不同的影响。实验研究对比了不同温度下原油-水分散体系的液滴分布及最大稳定粒径，分析了触变性对破碎过程及最大稳定粒径的影响。经过模型计算与实验结果比较，发现以初始粘度计算的理论值预测最大稳定粒径更为合适。     

白云石破碎系统的分析与改造

介绍了白云石破碎加工的流程情况。重点阐述了破碎比和筛分效率概念,以及测定与计算情况,并依据计算结果提出解决措施。实践证明,在白云石破碎加工系统中,利用破碎比的测定与计算能解决破碎设备的改造和选型问题,对系统进行筛分效率的测定与计算能有效地发现问题。