静电喷雾润滑液滴的粒径分布特性研究

为掌握静电喷雾润滑液滴的粒径分布特性,将图像识别检测技术应用到荷电润滑液滴的粒径测量中.开展了采集图像中液滴区域的特征抽取和识别分析,建立了液滴的平面二维直径和空间三维直径的转换关系,提出了一种实用的气雾液滴粒径分布特性的检测方法.在建立液滴采集装置的基础上,进行了气雾不同截面液滴的采集和识别试验.实验结果表明,随着静电电压升高,喷雾索特平均直径减小,雾滴颗粒趋于均匀,雾化质量明显改善;在距喷嘴60 mm～140 mm的3个截面上,随着距离的增加,雾滴索特平均直径增大,雾滴趋于发散.     

双基地多普勒天气雷达子站接收功率的校正

散射体对电磁波的散射是向着空间各个方向的,散射的能量随着散射角的不同而变化.双基地雷达接收机子站所接收到的能量是散射体的侧向散射.文章针对于降水粒子的侧向散射特性,利用T矩阵法数值计算波长10.7cm时,各种大小的0℃、10℃的水滴以及0℃、-10℃的冰球粒子的侧向散射矩阵和散射角的变化关系,指出粒子会因为不同的大小而导致结果有差异,但仍然可以用事先计算出的结果对侧向散射进行校正.尤其是对直径小于1.0cm的冰球粒子可以用1.0cm的冰球粒子的结果直接进行校正.这里的结果可以为双基地雷达子站接收机研究以及工程设计提供一定的参考.     

均匀液滴喷射过程仿真与试验研究

针对液滴喷射增材制造试验参数调整困难、实施难度较大的现存问题,基于流体体积(Volume of fluid,VOF)两相流模型,建立均匀液滴喷射过程流场的计算模型。采用数值模拟的方法,对液滴喷射过程中的液滴流形态、压力场和速度场及其影响因素进行了研究,揭示了形成均匀液滴流的内在变化规律,得到了均匀液滴喷射过程的最优频率。在模拟结果的基础上,建立了液滴喷射装置并配置了相应的高速拍照系统,对射流断裂形态、喷射过程、喷射速度进行了试验研究。结果表明,射流速度主要取决于喷射压强,液滴流均匀性主要取决于扰动频率和扰动振幅,射流的压力场则呈周期性变化。模拟结果与试验结果吻合较好,说明所提出的建模方法是可行的,为不同情况下射流内部流场的计算提供了实用的方法,也为液滴喷射增材制造技术的应用奠定了理论基础。     

喷雾冷却液滴换热特性研究

针对热镀锌合金化炉冷却段冷却效果不佳的问题,采用数值模拟的方法对喷雾冷却装置进行传热优化。建立了单喷嘴喷雾冷却系统的物理模型和数学模型,利用FLUENT软件对喷雾区非稳态雾化场和温度场进行仿真分析,探究不同条件下雾化场液滴的分布、液滴速度和液滴直径的分布规律以及在钢板冷却过程中壁面温度的分布特征。结果表明,在滞止点以外的喷雾区域,液滴的分布更加均匀,并且液滴速度也更大。从喷雾中心区域到边缘区域,液滴的平均直径在不断减小。壁面的温度分布呈非线性变化,随着时间的增加,温度不均匀性减小。本研究所得结论为喷雾冷却的具体应用提供了理论基础和技术指导。     

压力对喷嘴雾化特性影响的数值模拟

雾化特性是影响喷雾冷却效果的重要因素之一。基于DPM模型,采用数值模拟方法分析液滴速度、直径和雾化液滴数量通量与压力之间的关系。模拟结果表明:工作压力较高时,液滴在计算域内平均停留时间短,速度越大;同一压力条件下,液滴速度主要集中于一定范围之间。液滴直径SMD、VMD及NMD均随压力增大而减小,且其减小的趋势逐渐变缓。液滴数量通量与流量成正比,且与液滴直径呈三次方关系,有益于液滴在指定位置分布更加均匀,雾化效果更好。研究结果得到了压力对于喷嘴雾化的影响规律,为喷雾压力的设定和喷雾效果的优化提供了理论依据。     

流式分选仪液滴延迟自动校准方法研究

针对现有流式分选仪在工作压力发生变化时难以维持液滴延迟稳定的问题,基于液滴延迟产生机理和射流不稳定性理论,在推导出射流速度随工作压力的数学关系后,又推导出了液滴延迟与工作压力和压电激励幅值的数学关系,提出了通过监测工作压力实现自动校准液滴延迟的方法。通过实验验证了射流速度随工作压力、液滴延迟与工作压力和压电激励幅值的理论计算结果,同时还完成了根据工作压力调节压电幅值后实现液滴延迟稳定的实验。研究结果表明,实验结果与理论计算结果基本一致,进一步研究后还能得到改善;根据工作压力调节压电幅值后实现液滴延迟稳定的方法行之有效,T值误差仅为0.06。这些研究结果可用于指导根据工作压力变化调节压电激励幅度,实现自动校准液滴延迟,提高细胞分选精度。     

基于Ｆｌｕｅｎｔ的雾化器雾滴粒径的研究

对雾化器的喷嘴结构进行研究,通过分析实验结果,得出影响液滴粒径的因素。以不同尺寸的液相通道为实验对象,通过改变轴向中心截面距、气液比、液相压力和气相压力的大小,分析以上实验参数对雾化发生器雾化后液滴颗粒大小的影响。由实验结果可知:在气液比、液相压力和气相压力的逐渐增加的过程中,液滴粒径呈现变小的趋向;在轴向中心截面距逐渐增加的过程中,液滴粒径呈现增大趋向。     

气流聚焦静电喷雾喷射行为实验研究

为提高射流喷射的稳定性和薄膜成型效率,设计开发了具有气流聚焦功能的静电喷雾装置。仿真研究了喷雾空间电场和气体流场的分布特性,开展了静电喷雾实验研究,分析了喷雾射流喷射行为,讨论了静电喷雾薄膜沉积面积和纳米颗粒直径的控制规律。结果表明,辅助气流的加载能够有效提高喷嘴处射流的喷射速度,促进射流拉伸细化,对减小纳米颗粒直径、提高颗粒均匀性都具有很好的促进作用。     

发动机喷雾实验系统测控软件设计

发动机喷雾实验系统的建设目的 是测量发动机喷注器的喷雾场液滴直径和速度的分布,评估喷注器喷射的雾化特性,为发动机喷注器的优化设计提供实验数据支撑.为了达到简化操作流程,降低实验人员的劳动强度,保证实验过程的稳定可靠以及实验数据的完整和准确,提出了一种基于S7-1500 PLC和WinCC的发动机喷雾实验系统的测控系统解...     

不同波长激光对激光—MAG电弧复合焊接熔滴行为的影响

通过计算分析了金属对Nd：YAG激光和CO2激光的吸收率;以8.0mm厚高强钢板为试验材料,采用高速摄像系统观测熔滴过渡模式和等离子体形态的变化.建立脉冲MAG焊接熔滴力学模型,从熔滴受力角度分析了不同波长两种激光YAG激光和C02激光在激光—MAG焊接中对熔滴过渡形式和熔滴过渡频率的影响.结果表明,Nd：YAG激光和CO2激光输出特性存在差异,金属表面对YAG激光的吸收率约为CO2激光的3倍多;在焊接电流180A、焊接电压26V、光丝间距3mm的相同条件下,YAG激光—MAG电弧复合焊接熔滴过渡频率高于CO2激光—MAG电弧复合焊接的熔滴过渡频率,且熔滴过渡频率均随着激光功率的增加而降低,但是增加等量的激光功率,YAG激光—MAG电弧复合焊接熔滴过渡频率下降幅度更大;CO2激光—MAG电弧复合焊接过程中,熔滴的过渡形式由射滴过渡转变为颗粒过渡,在YAG激光—MAG电弧复合焊接过程中,熔滴过渡形式主要为射滴过渡.     

声表面波微流控液滴生成技术研究进展

微液滴是一种十分优秀的微反应器,在化学合成、生物检测及细胞研究等领域应用广泛。近年来,声表面波微流控技术发展迅速,在微液滴制备中具有重要应用前景。首先简单回顾了微液滴和声表面波微流控的研究发展历程,然后重点介绍了声表面波微流控液滴生成的工作原理、器件结构、液滴生成过程及工艺参数等;同时介绍了声表面波微流控核壳微液滴的可控生成机理及其制造过程。最后总结并展望了该技术在生化检测、生物3D打印等领域的应用前景。     

气动式微滴喷射中液滴稳定生成的动力学特性研究

微滴喷射增材制造技术作为制造领域的新兴前沿技术有着广泛的应用前景,微滴生成特性对增材制造中微滴在基板铺展、搭接、凝固等过程影响较大,研究微滴生成特性对于提高液滴生成尺寸、频率和稳定性有重要意义。通过试验研究气动按需喷射作用下的微滴喷射行为,探究喷嘴尺寸、黏度和供给压力等因素对射流断裂过程及液滴生成稳定性的影响关系,并进一步研究形成角的变化对液桥断裂顺序及卫星液滴产生的影响关系。研究结果表明,随着喷嘴直径减少,韦伯数(We)显著减少,当喷嘴直径减少到100μm时,We变为0.33,液滴尺寸与喷嘴直径的比值急剧增大;随着黏度的增加,射流颈缩段的液桥显著增长,液滴尺寸明显增大。在保证生成单个液滴的压力条件下,当供给压力较小时,液桥两端先后断裂形成卫星滴,并最终与半月面融合;随着压力的增大,液桥只发生一次断裂,剩余射流回缩到喷嘴内。在气动式喷射方式中由于上形成角始终大于下形成角,所以液桥总是在靠近液滴端首先断裂,该研究结果有助于提高气动式微滴喷射装置的液滴生成质量。     

压电驱动微点胶器的控制与实验

针对微型器件封装对非接触式微胶量的需求,研制了压电驱动微点胶器,利用压电陶瓷管挤压毛细管产生的瞬时变形实现了微胶滴的分配。分析了毛细管内的流体行为及液滴形成条件;基于多物理场耦合的方法,建立了压电微喷的三设备(压电陶瓷、毛细管、胶体)耦合模型。然后,讨论了驱动电压、喷嘴直径、胶体黏度对控制胶滴形成的影响。在构建的实验平台上,开展了控制胶滴形成的实验研究。分析了多控制参数(喷嘴直径、胶体黏度、电压幅值、脉冲宽度)的复合作用,通过匹配相应的参数实现了pL级微胶滴的非接触式分配。实验结果显示:使用黏度为30mPa·s胶体,直径为10μm的喷嘴,在驱动电压幅值为50V,脉冲宽度为37μs等参数配置下,可获得最小胶滴的体积为8.31pL。实验结果验证了所提出方法和研制工具的有效性。     

不锈钢焊条熔滴过渡形态的控制

采用水中收集熔滴、平板堆焊、高速摄影等试验方法,对不锈钢焊条熔滴过渡形态及其控制进行研究。结果表明,细熔滴渣壁过渡时,焊条的综合工艺性好,但气孔倾向大。提出抗气孔与优良工艺兼备的“准渣壁过渡”概念及其形成条件。采用双层药皮既可以实现理想的渣壁过渡,又能发挥强烈的冶金去氢作用。     

润湿性梯度表面上液滴运动的数值模拟

建立液滴在具有润湿梯度表面上运动的物理和数学模型,用Fluent软件模拟出液滴在润湿梯度表面上的运动过程,并从能量变化的方法得到液滴在润湿梯度表面上运动的机制.计算结果表明润湿性梯度表面上的液滴具有不同的能量状态,当液滴的接触角较大时,液滴的表面能较大,此时液滴可以自发地向低接触角的方向运动,润湿性梯度的分布状况将决定液滴运动过程的速度和加速度的大小.     

射弹打击下油箱燃油泄露研究

为了确定射弹击穿飞机油箱后附近干舱的引燃和燃烧,需要对燃油通过穿孔泄露过程中燃油的泄露质量及雾化液滴的数目和尺寸进行定量计算分析。该文建立了用于模拟高速射弹击穿油箱后燃油泄露过程的解析模型,给出了燃油初始泄露速度的定量计算方法,利用最大熵原理和质量守恒定律,推出了弹丸撞击条件下泄露燃油液滴尺寸数目分布函数和索特尔平均直径SMD的计算公式,并采用Harmon液滴索特尔平均直径经验计算公式定量计算泄露燃油的平均直径。研究结果表明燃油的初始泄露速度随射弹速度的增加而呈线性增加,液滴索特尔平均直径随穿孔直径的增加而增加,随射弹速度的增加而呈线性减小。研究结果为下一步进行油箱附近干舱引燃和燃烧提供理论基础。     

基于MEMS的微介电液滴冲击冷却系统

热控制是集成电路设计中需要解决的关键问题.随着特征尺寸以及封装密度的增加,目前的封装冷却技术将很快不能适应.介绍了基于MEMS的微介电液滴冲击冷却系统,用于集成芯片的冷却,并提出了相应的实验平台.     

High data rate measurements of droplet dynamics in a vertical gas-liquid annular flow

Two-dimensional phase Doppler anemometry techniques have been used to achieve simultaneous measurement of the velocity and size of individual droplets entrained into the gas core during upward annular gas-liquid flow. Data rates greatly exceeding those of other experimental techniques have been achieved. Information is presented on the centreline variation of droplet velocity and droplet size, together with size and velocity correlations, for a range of flowrates and hydrodynamic development lengths from 135 to 228.     

Dynamical analysis of droplet impact spreading on solid substrate

This paper investigates the impact spreading of a droplet on a solid substrate using numerical simulation on the basis of a volume-of-fluid (VOF) model. The process of droplet spreading is described, the analysis of low speed and high speed droplet spreading, and more than one droplet spreading simultaneously is performed. The pressure, velocity, and spreading factor during the droplet spreading are reported. According to the spreading factor’s evolvement, the process of droplet spreading can be classified into spreading phase and recoiling phase. The spreading factors are almost the same at the low speed droplet spreading; however, the pressures on the substrate are quite different and air entrainment may be found as the impact speeds in a certain range. The impact speed impacts on the spreading factors in high speed droplet spreading. The spreading factor obviously increases with increasing impact speed; however, splashing will appear in the status when the speed is high enough in the high speed droplet spreading. The distance between the neighbor droplets affects the film’s quality, and only the distance between the static diameter and the maximum diameter can ensure the film’s quality. The results could help in understanding the process of droplet spreading and provide advice on the operation of a spray coating process.