射流碎裂理論與實(shí)驗(yàn)的對(duì)比研究.pdf

1、平面液膜射流、圓柱液體射流、環(huán)狀液膜射流是研究液體射流的三種主要形式，各國(guó)學(xué)者的理論研究已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，導(dǎo)師曹建明教授和其課題組也在研究以上三種射流上取得了一定的成果。學(xué)者們研究射流的基礎(chǔ)都是根據(jù)線性穩(wěn)定性理論建立的碎裂模型，導(dǎo)師曹建明教授和其研究生熊偉也在此基礎(chǔ)上經(jīng)過大量的推算，推導(dǎo)出了量綱一化的平面液膜射流線性穩(wěn)定性色散關(guān)系式，和其研究生侯婕推導(dǎo)出了量綱一化的圓柱液體射流線性穩(wěn)定性色散關(guān)系式，和其研究生郭廣祥、任歡推導(dǎo)出了量綱一

2、化的環(huán)狀液膜射流線性穩(wěn)定性色散關(guān)系式。這些色散關(guān)系式都隱含的表示了表面波數(shù)與量綱一表面波增長(zhǎng)率之間的關(guān)系，通過它們之間的關(guān)系與以前學(xué)者提出的各種射流碎裂長(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)公式就可以算出理論碎裂長(zhǎng)度。由于射流的碎裂長(zhǎng)度隨流速的變化規(guī)律會(huì)依據(jù)射流處于層流、過渡、湍流、霧化等階段的不同而呈現(xiàn)完全不同的趨勢(shì)，所以各階段的射流碎裂長(zhǎng)度經(jīng)驗(yàn)公式也就應(yīng)該不同。本文就是在建立的恒壓水射流試驗(yàn)臺(tái)上，對(duì)通過平面狹縫噴嘴、圓柱噴嘴、環(huán)狀噴嘴形成的各特定階段射流在相應(yīng)

3、的工況點(diǎn)下碎裂長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，與理論碎裂長(zhǎng)度進(jìn)行對(duì)比，分析差距，并反向修改前人提出的相應(yīng)階段的射流碎裂經(jīng)驗(yàn)公式，使其更加接近射流相應(yīng)階段的理論碎裂長(zhǎng)度。在推導(dǎo)理論碎裂長(zhǎng)度時(shí)，發(fā)現(xiàn)初始表面波振幅也是一個(gè)重要未知參數(shù)，以前的學(xué)者只用估計(jì)值，實(shí)際上需要對(duì)其測(cè)量。因此探索性的建立了對(duì)初始表面波振幅的測(cè)量方法，并成功的測(cè)量了相應(yīng)工況點(diǎn)的初始表面波振幅，研究了初始表面波振幅的變化規(guī)律。
　　最終的實(shí)驗(yàn)展示了以下幾點(diǎn)：（1）平面液膜實(shí)驗(yàn)是在層流階

4、段進(jìn)行的，碎裂長(zhǎng)度隨液體噴射速度的增大而增大。根據(jù)原有平面液膜碎裂長(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)公式推出的理論碎裂長(zhǎng)度較試驗(yàn)真實(shí)碎裂長(zhǎng)度變化趨勢(shì)基本相同，相差較小。對(duì)經(jīng)驗(yàn)碎裂長(zhǎng)度公式通過加修正系數(shù)使其更加接近試驗(yàn)碎裂長(zhǎng)度。并發(fā)現(xiàn)初始表面波振幅并非一穩(wěn)定值，是變化的，對(duì)其變化規(guī)律加以了研究。（2）圓柱液體射流實(shí)驗(yàn)是在過渡階段進(jìn)行的，碎裂長(zhǎng)度隨液體噴射速度的增大而減小。通過以前學(xué)者提出的圓柱射流經(jīng)驗(yàn)碎裂長(zhǎng)度公式推算出的理論碎裂長(zhǎng)度較實(shí)驗(yàn)碎裂長(zhǎng)度偏小，但變化趨勢(shì)

5、基本相同，隨液體射流速度的增大，碎裂長(zhǎng)度減小。對(duì)碎裂長(zhǎng)度公式進(jìn)行修改，其理論碎裂長(zhǎng)度大幅度接近真實(shí)數(shù)據(jù)，并額外增加了試驗(yàn)，研究了初始表面波振幅的變化規(guī)律。（3）環(huán)狀液膜射流實(shí)驗(yàn)是在過渡階段進(jìn)行的，隨著射流噴射速度的增大碎裂長(zhǎng)度相應(yīng)減小。在以前學(xué)者提出的環(huán)狀液膜經(jīng)驗(yàn)碎裂長(zhǎng)度公式的基礎(chǔ)上算出理論碎裂長(zhǎng)度，與實(shí)驗(yàn)碎裂長(zhǎng)度進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)偏小，但變化趨勢(shì)基本相同，隨內(nèi)環(huán)干涉氣流的增大碎裂長(zhǎng)度變短。通過對(duì)碎裂長(zhǎng)度公式加修正系數(shù)進(jìn)行修改，其理論碎裂長(zhǎng)度