液体的闪蒸过程在现代工业中的应用十分广泛,在航空航天和国民经济的安全生产中也有着重要的研究价值。单个液滴速降压蒸发过程中气泡生长的研究是液体闪蒸研究中的重要组成部分,关系到液体闪蒸喷雾后的雾束形态。本文采用实验研究与理论分析相结合的方法,针对单个液滴速降压蒸发过程中的气泡生长过程展开研究。实验研究方面,采用液滴悬挂法,设计并搭建了能够对液滴加温并且实验可重复性高的实验系统。实验以蒸馏水和正戊烷为工质,液滴的初始温度在20~40℃范围内,环境压力由一个大气压降至200~2000Pa,研究发现:提高液滴的初始温度,液滴更容易发生爆裂现象,其热力状态也更接近饱和线;最终环境压力越高,气泡生成至破裂所经历的时间越长。蒸馏水液滴爆裂后,热电偶结点上残存的部分液体在低压环境下继续蒸发,热电偶测量温度继续下降,至热电偶处水分蒸发完全,测量温度迅速上升;而由于正戊烷的沸点低、粘度小,降压瞬间,正戊烷液滴内部产生气泡,并且液滴剧烈晃动,正戊烷液滴内的气泡生长,导致其脱离热电偶结点,热电偶测量温度迅速回升。理论研究方面,对单个液滴闪蒸过程中的气泡生长过程进行了合理的简化假设,在液滴闪蒸模型的基础上,将气泡生长的动量方程与液滴闪蒸的能量方程耦合,建立了液滴闪蒸过程中气泡生长的理论模型。模型计算结果显示:气泡的生长过程可分为初始阶段、过渡阶段和加速阶段;气泡生长受气泡界面压差、表面张力以及粘性应力的影响,压差促进气泡生长,表面张力和粘性应力抑制气泡生长,气泡生长呈现不同阶段的原因,即是三者共同作用的结果;对应气泡生长的三个阶段,气泡界面温度也分为维持不变、逐渐下降和迅速下降的三个阶段,而由于气泡生长速度远大于液滴表面蒸发引起的界面运动,液滴表面温度几乎维持不变;随着最终环境压力的增大,气泡开始生长的时刻有所延迟,气泡的生长速度和加速度都减小;液滴初始温度越高,气泡生长的初始阶段越短,气泡生长的速度和加速度越大;液滴初始尺寸越大,加速阶段的气泡半径、气泡生长速度和加速度越小。