15919.低速流體撞擊射流破碎的實(shí)驗(yàn)研究_第1頁
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文檔簡介

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文低速流體撞擊射流破碎的實(shí)驗(yàn)研究低速流體撞擊射流破碎的實(shí)驗(yàn)研究ExperimentalStudyonBreakupacteristicsofImpingingJetswithLowVelocity學(xué)科專業(yè):流體力學(xué)作者姓名:李建軍指導(dǎo)教師:夏振炎副教授天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一五年五月I摘要摘要射流破碎機(jī)理的研究既是一個(gè)傳統(tǒng)的流體力學(xué)問題,又是一個(gè)很有理論研究價(jià)值和工程應(yīng)用背景的課題。在眾多射流破碎方式中,撞擊射流液膜

2、破碎是射流霧化的經(jīng)典方法,因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單、成本低、霧化效果好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域。本文通過實(shí)驗(yàn)的方法,對速度不超過5.2ms條件下,射流撞擊液膜破碎規(guī)律進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)并搭建了可視化射流撞擊實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),采用高速攝像技術(shù),獲得了三種流體(水、甘油溶液、冪律型非牛頓流體卡波姆凝膠)對稱和非對稱撞擊射流液膜破碎形貌的光學(xué)圖像,定義并提取了液膜破碎模式及破碎長度、液膜長度、液膜寬度、液膜長寬比等破碎特征參數(shù),分析研究了不同因素(如射流撞

3、擊夾角、噴嘴內(nèi)徑、黏度、預(yù)撞擊距離等)對射流撞擊液膜破碎發(fā)展的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對稱撞擊時(shí),射流撞擊液膜共出現(xiàn)封閉液膜模式、開邊界模式、液線液滴模式三種破碎模式;非對稱撞擊時(shí),甘油溶液及卡波姆凝膠的撞擊射流液膜出現(xiàn)了特殊的開邊界模式:“魚骨”破碎模式,且射流撞擊夾角在78時(shí),最容易出現(xiàn)魚骨破碎模式。從液滴粒徑分布規(guī)律及破碎圖像來看,預(yù)撞擊距離對卡波姆凝膠影響比甘油溶液大很多,各因素對水撞擊射流的破碎模式影響最小。對稱撞擊時(shí),所有流

4、體的液膜長度和寬度都隨速度的增大而增大,液膜長寬比則趨于穩(wěn)定值。液膜長寬比只受射流撞擊夾角和黏度的影響,射流撞擊夾角越大,長寬比越小;黏度越大,長寬比越大。無論對稱還是非對稱,破碎長度隨韋伯?dāng)?shù)的變化趨勢,都與相應(yīng)破碎模式下的特征相一致。黏度比噴嘴內(nèi)徑對破碎長度的影響大,噴嘴內(nèi)徑越小破碎長度尺度越小。通過對各流體破碎模式在不同雷諾數(shù)及韋伯?dāng)?shù)下的對比分析,非對稱撞擊使液膜的破碎模式變化更加復(fù)雜,各破碎模式不再像對稱撞擊時(shí)有序出現(xiàn)。通過穩(wěn)定性

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