【摘 要】
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液滴形成是自然界中常见的现象,并在医药、工业等诸多领域有着重要应用,如喷墨打印、中药滴丸制备、内燃机喷油和增材制造等。粘性液体射流过程中不仅会形成主液滴,还伴随着体积更小的卫星液滴形成,而卫星液滴的存在会对生产系统的正常运行产生不利影响,同时也造成原材料的浪费和产品质量的下降。因此,对粘性液滴高效成型过程特性进行研究是非常有必要的。本文以甘油水溶液为研究对象,通过实验研究和数值模拟相结合的方式对粘
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液滴形成是自然界中常见的现象,并在医药、工业等诸多领域有着重要应用,如喷墨打印、中药滴丸制备、内燃机喷油和增材制造等。粘性液体射流过程中不仅会形成主液滴,还伴随着体积更小的卫星液滴形成,而卫星液滴的存在会对生产系统的正常运行产生不利影响,同时也造成原材料的浪费和产品质量的下降。因此,对粘性液滴高效成型过程特性进行研究是非常有必要的。本文以甘油水溶液为研究对象,通过实验研究和数值模拟相结合的方式对粘性液滴的形成过程进行了研究,针对液面高度、滴头内径、溶液质量分数、表面张力和粘度等参数对液滴形成过程的影响规律展开了研究;并提出了一种加装引流装置的方法来减少卫星液滴,研究了引流装置长度和直径对于卫星液滴生成数量的影响,得到了以下的结论:通过对粘性液滴成型过程进行实验研究,发现断裂长度会随着液面高度、滴头内径以及质量分数的增大而增大,主液滴的直径则是随着液面高度和滴头内径的增大而增大,随着溶液质量分数的增大而减小,液滴的生成周期则是随液面高度和滴头内径的增大而减小、随甘油水溶液质量分数的增大而增大;卫星液滴的生成数量随着溶液质量分数、液面高度和滴头内径的增大而增大。通过对粘性液滴成型过程进行数值模拟,发现随着表面张力的不断增加,主液滴的直径及其生成周期也会随之增加,但是断裂长度则与此相反;而随着粘度的增加,断裂长度与液滴生成周期也会不断地增大,主液滴的直径则会随之减小;卫星液滴生成数量随着表面张力的增大而减少,随着粘度的增大而增大。本文对所提出的加装引流装置来减少卫星液滴方法进行了实验和模拟研究,研究结果发现加装引流装置能够有效减少卫星液滴的生成数量;主液滴直径、液滴生成周期和卫星液滴的数量随着引流装置长度的增大而减小,断裂长度则是随着引流装置长度的增大而增大;而随着引流装置直径的增大,断裂长度、主液滴直径、液滴生成周期和卫星液滴数量都是随之减小。本文的研究结果能够对相关领域工艺技术的改进提供一定的理论支持。
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