氣流中單液滴破碎過程及子液滴分布特性研究.pdf

1、為了研究氣流中單液滴破碎機理并為液滴變形、破碎過程中出現(xiàn)的相關(guān)現(xiàn)象提供理論分析依據(jù)，對液滴流動破碎理論進行了實驗研究。本文設(shè)計了一套能夠研究不同流場結(jié)構(gòu)下液滴變形、破碎過程的實驗系統(tǒng)，探索了流場結(jié)構(gòu)對液滴變形、破碎過程的影響規(guī)律；并設(shè)計了一種能夠生成直徑可調(diào)的液滴發(fā)生裝置，用于研究橫向氣流中液滴初始直徑對液滴變形、破碎形態(tài)的影響，并對液滴變形速率與液滴破碎模式的關(guān)系進行了研究；分析了薄盤形液滴沿氣流方向厚度分布差異對液滴破碎形態(tài)的影響。

2、
　　本文設(shè)計了一套能夠在短時間內(nèi)產(chǎn)生氣流的速度與溫度可調(diào)且分布均勻的水平矩形管道實驗系統(tǒng)，研究了熱氣流中單液滴變形、破碎特性以及變形階段液滴的運動特性，為建立單液滴破碎區(qū)域中子液滴數(shù)目、子液滴SMD的數(shù)學(xué)模型提供幫助。并基于數(shù)字圖像處理技術(shù)開發(fā)了一套油霧場數(shù)字圖像處理程序，用于提取實驗圖像中液滴在變形過程中液滴變形長度、水平移動距離，以及液滴破碎完成后破碎區(qū)域中子液滴數(shù)目與不同位置處子液滴粒徑。
　　本文運用高速攝像機對矩

3、形管道內(nèi)橫向均勻熱氣流中液核/袋狀破碎模式、羽狀/液膜稀釋破碎模式以及剪切破碎模式下液滴變形、破碎過程及其子液滴分別進行了捕獲，研究了氣流溫度、液滴初始直徑對液滴破碎模式的影響；獲得了液滴變形時間、破碎時間以及破碎總時間與氣流溫度、氣動力、液滴初始直徑之間的變化關(guān)系；獲得破碎區(qū)域中子液滴質(zhì)量百分比、液滴的破碎程度隨氣流溫度、氣動力、液滴初始直徑的變化規(guī)律，以及液滴破碎區(qū)域幾何特性隨氣動力的變化規(guī)律；提出了標(biāo)準(zhǔn)離差率子液滴空間均勻性分析模

4、型，用于研究破碎區(qū)域中子液滴粒徑、質(zhì)量百分比的空間分布均勻性，為液滴空間分布均勻性的研究提供了一種新的數(shù)學(xué)處理方法；分析了三種破碎模式下液滴水平運動速度、加速度、曳力系數(shù)隨變形時間、初始We數(shù)的變化關(guān)系。
　　基于模糊數(shù)學(xué)理論，本文研究了三種破碎形態(tài)下液滴初始直徑、氣流速度、氣流溫度、氣流密度對液滴破碎總時間、破碎區(qū)域中子液滴質(zhì)量百分?jǐn)?shù)、液滴破碎程度的敏感度隨氣動力的變化關(guān)系，為進一步認(rèn)識氣流中單液滴的破碎特性、建模過程中條件變量

5、的選擇提供幫助?；跀?shù)據(jù)挖掘的方法，根據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)，通過算法搜索隱藏于其中的重要信息，分別運用多元線性回歸分析與非線性BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)方法，并將破碎區(qū)域分成一塊與四塊，對三種單液滴破碎模式下，以氣流狀態(tài)、液滴初始直徑、時間變量、破碎區(qū)域面積為條件變量，以子液滴數(shù)目、子液滴SMD為目標(biāo)變量建立單液滴破碎的數(shù)學(xué)模型。三種破碎模式下，兩種數(shù)學(xué)模型對訓(xùn)練樣本、預(yù)測樣本都具有較好的計算結(jié)果，在獲得了多元線性回歸方程或非線性BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型后，