静电场中雾滴表面诱导电荷对雾滴破碎的影响

为了研究静电场在雾滴表面极化产生的诱导电荷对雾滴破碎的影响,通过带电介质球理论模型分析了静电场中荷电雾滴表面的电场强度,推导了电位移、极化强度以及电场强度3者之间的关系,获得了雾滴表面自由电荷以及诱导电荷表达式。研究分析了不同液体介质在不同雾滴粒径时表面达到最大电荷密度时的理论临界场强,并对柴油雾滴表面诱导电荷进行了计算,获得了典型电场强度下雾滴表面诱导电荷密度与最大电荷密度之间的关系,并分析了空气临界击穿电场强度时,雾滴表面自由电荷与诱导电荷之和与Rayleigh极限之间的关系。研究表明:静电场诱导的表面电荷对雾滴的破碎有着重要作用,雾滴极化后,在雾滴一侧表面总的电荷密度显著增强,使得雾滴表面局部区域电荷密度接近或者达到Rayleigh极限;同时,由于静电场的存在,雾滴将受到与电场强度方向一致的拉力,使得雾滴变成椭球体(趋向Taylor极限),增加了破碎的可能性。实际实验过程中,即使雾滴表面自由电荷和诱导电荷密度之和仍小于最大极限电荷密度,但由于Taylor极限、表面张力降低以及Reynolds数等其他因素的影响,雾滴仍将发生破碎。     

荷电PLGA溶液稳定多股射流模式的破碎行为研究

基于高时空分辨率的高速摄像技术，通过精确记录聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)溶液静电雾化多股射流模式下射流破碎的显微形貌特征，研究了电导率、粘度、电场强度及无量纲体积流量对稳定多股射流破碎形态的影响及作用规律。研究结果表明：通过调节聚合物溶液的电导率，发现了曲张模式、鞭状射流模式及分枝射流模式这3种破碎形态的稳定多股射流，而粘度主要影响射流液丝的破碎。随着电场强度的上升，稳定多股射流的射流倾斜角增大，射流单锥液面向喷嘴尖端收缩，且液面的轮廓形状为凹面，而射流的破碎模式保持稳定。此外，无量纲体积流量的增加会增强射流径向扰动，射流直径也随之增大，且在稳定极限流量内，射流破碎长度随无量纲体积流量的增加而增大。