激波與液滴、液柱及液幕相互作用的空氣動力學(xué)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、激波與液體相互作用，誘導(dǎo)液體運(yùn)動、變形、霧化，是一個(gè)典型的多相流體力學(xué)問題。對該問題的深入研究，在超音速雨滴侵蝕、內(nèi)燃機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)、爆轟發(fā)動機(jī)中液體燃料燃燒的穩(wěn)定性等方面均有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文在水平激波管中對激波與液滴、液柱及液幕的相互作用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。本文實(shí)驗(yàn)是在一臺大型水平激波管中進(jìn)行的。自行設(shè)計(jì)制作了可視化實(shí)驗(yàn)段，實(shí)驗(yàn)段安裝在激波管下游與真空室之間。激波是通過高壓室氮?dú)鈮浩撇煌穸鹊匿X膜而獲得的。實(shí)驗(yàn)中使用了

2、兩種厚度的鋁膜，獲得了相應(yīng)的馬赫數(shù)為1.1及1.25的激波。實(shí)驗(yàn)中采用自行設(shè)計(jì)的液滴、液柱及液幕試件，獲得了較為理想的實(shí)驗(yàn)對象;進(jìn)行了激波與不同尺寸液滴相互作用的實(shí)驗(yàn)，激波與單、雙排液柱相互作用的實(shí)驗(yàn)，激波與液幕相互作用的實(shí)驗(yàn)。本文還對激波與液滴的相互作用進(jìn)行了理論分析，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)合實(shí)驗(yàn)條件，對激波管的管內(nèi)流動進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。
　　 通過實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，本文得出以下結(jié)論:(1)激波與液滴、液柱相互作用之后，液

3、滴、液柱將加速運(yùn)動，激波馬赫數(shù)越大，加速度越大;液滴、液柱初始尺寸越大，加速度越小。(2)激波作用之后，液滴會經(jīng)歷從壓縮變形到脫落霧化的過程，在整個(gè)變形過程中，液滴的橫向直徑先增大后減小，液滴的縱向直徑將先減小后增大。(3)液柱在與激波作用之后，同樣會經(jīng)歷從壓縮變形到脫落霧化的過程，并且在整個(gè)過程中，在迎風(fēng)面上會產(chǎn)生尖釘和氣泡結(jié)構(gòu)，液柱的縱向直徑將先緩慢減小然后急劇增大;本文首次定量測量了液柱在失穩(wěn)之后尖釘、氣泡及混合區(qū)域?qū)挾入S時(shí)間的發(fā)