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液滴的形变与破碎是高速射流远离喷嘴后发生二次破碎的流体运动现象。非牛顿粘弹液滴的变形破碎不仅在自然界中普遍存在而且还涉及工业界的大量关键技术。目前,前人针对液滴破碎的实验研究以牛顿流体为主,研究内容涉及破碎模态的界定以及破碎时间和形变程度等特性分析,数值仿真则主要基于二维网格和传统界面计算法(流体体积法和水平集法),对两相小密度比的界面运动问题展开研究。而对于非牛顿流体而言,自身种类数目庞大,且具有非线性的本构关系,所以实验和数值仿真研究还没有普适性的研究结论。本文主要通过实验方法对粘弹流体卡波姆溶液液滴的形变与破碎展开了机理研究,并采用数值仿真对液滴破碎进行了特性分析。具体研究内容分为以下两个部分:一、基于液滴破碎现象的发生机理,搭建了液滴破碎高帧速图像拍摄实验平台,对水以及不同浓度卡波姆溶液液滴的破碎过程进行了图像拍摄。根据实验结果,可总结为以下四点:(1)卡波姆溶液的浓度会影响液滴的形变发展;(2)随卡波姆溶液浓度升高,各破碎模态间的转换所需气动力逐渐增强(模态转换We数增大);(3)随卡波姆溶液浓度升高,液滴破碎初始时间Tini与We数的关系不再符合牛顿流体的变化趋势(Tini随We数增大逐渐升高);(4)随卡波姆溶液浓度升高,液滴形变速率降低,液滴位移WD和(Dwise/D)min增大,强气动力作用时该变化趋势不再显著。二、基于多相流数值计算理论,采用耦合算法S-CLSVOF(简单式流体体积与水平集耦合法)结合自适应网格加密技术,计算液滴破碎的三维界面运动。根据数值仿真结果,可总结为以下四点:(1)液滴形变与破碎过程受液滴迎风面气流与背风面涡旋的共同作用;(2)液滴形变程度随We数与Oh数变化的情况与实验结果描述一致;(3)We数增大促进液滴动能增长,Oh数增大阻碍液滴动能增长;(4)We数增大促使液滴径向形变Dcro/D和曳力系数Cd增长速度加快,Oh数增大则阻碍两者增长,结合前人经验公式证明了该曳力系数计算模型能够预测形变期液滴的受力情况。