【摘 要】
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在化学工业、能源与航空航天等领域中广泛存在液滴碰撞的现象。现有研究更多的是关于液滴碰撞壁面或液膜,而较少涉及运动液滴与静止液滴的碰撞。正确认识运动与静止液滴碰撞后的压缩变形、液冠、铺展、中央喷射液柱以及振荡平衡等特征,并进行理论研究与分析,对于补充运动与静止液滴碰撞条件下的流体流动理论具有重要意义。因此本文利用高速相机,对运动-静止液滴碰撞特性及其影响因素进行研究,主要内容如下:1、搭建了液滴碰撞
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在化学工业、能源与航空航天等领域中广泛存在液滴碰撞的现象。现有研究更多的是关于液滴碰撞壁面或液膜,而较少涉及运动液滴与静止液滴的碰撞。正确认识运动与静止液滴碰撞后的压缩变形、液冠、铺展、中央喷射液柱以及振荡平衡等特征,并进行理论研究与分析,对于补充运动与静止液滴碰撞条件下的流体流动理论具有重要意义。因此本文利用高速相机,对运动-静止液滴碰撞特性及其影响因素进行研究,主要内容如下:1、搭建了液滴碰撞的实验测试系统,采用高速摄像机拍摄液滴碰撞过程,并对液滴典型特征进行图像识别与处理,对相关特征参数进行了定义与描述,对相关能量理论公式进行了引用与推导。2、韦伯数对液滴碰撞过程的影响:讨论了韦伯数与液滴压缩变形以及最大压缩位移、最大液冠直径与相应高度、液滴最大铺展直径、中央喷射液柱最大高度以及液滴平衡直径和平衡高度的关系。结果表明,韦伯数越大,液滴压缩变形时间和最大压缩位移、最大液冠直径与相应高度、液滴最大铺展直径、液滴平衡直径均增大;而中央喷射液柱最大高度和液滴平衡高度则是先增大后减小。3、液滴体积比对液滴碰撞过程的影响:讨论了静止和运动液滴体积比对液滴最大压缩位移、最大液冠直径与相应高度、液滴最大铺展直径、中央喷射液柱最大高度、液滴平衡直径和高度的影响。结果表明,随着液滴体积比的增大,最大压缩位移先减小后增大;然而,液滴体积比越大,最大液冠直径与相应高度、液滴最大铺展直径、中央喷射液柱最大高度、液滴平衡直径与高度越大。4、液滴物性对液滴碰撞过程的影响:讨论了雷诺数与液滴压缩位移、最大液冠直径与相应高度、液滴最大铺展直径、中央喷射液柱最大高度以及液滴平衡直径和平衡高度之间的关系。液滴体积比为1和2时,雷诺数越大,液滴压缩位移越小;液滴体积比为3和4时,雷诺数小的液滴压缩位移增长率逐渐减小。当雷诺数增大时,中央喷射液柱最大高度随之增大;相反地,最大液冠直径、液滴最大铺展直径和液滴平衡直径减小;然而最大液冠直径相应液冠高度和平衡高度先增大后减小。
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