14616.縱向擾動控制下液體射流破碎機理的研究

1、天津大學碩士學位論文縱向擾動控制下縱向擾動控制下液體射流破碎機理的研究液體射流破碎機理的研究InvestigationontheBreakupMechanismoftheLiquidJetUnderlongitudinalDisturbance學科專業(yè)：流體力學作者姓名：李珍妮指導教師：夏振炎副教授天津大學機械工程學院二零一五年十二月I中文中文摘要摘要射流的破碎機理的研究既是一個傳統(tǒng)的流體力學問題，又是一個具有較高理論研究價值和工程應用

2、背景的課題。但是至今為止，對液體射流的破碎機理并沒有完全搞清楚。本文著重對未加擾動的射流和加擾動的射流進行了理論和實驗研究。本文結合流體力學的基本方程，分別推導了Rayleigh無黏圓柱射流和Weber無黏圓柱射流的色散方程，得到了最大擾動增長率和最佳擾動波長的表達式。設計并搭建了射流實驗系統(tǒng)，包括射流驅動系統(tǒng)、激勵系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)。其中激勵系統(tǒng)以激振器為振動源，采用對噴嘴施加縱向振動的方法，研究了擾動頻率和擾動振幅對射流破碎的影響。

3、對自由射流的實驗分析表明，在射流的破碎過程中主液滴與衛(wèi)星液滴出現(xiàn)了三種相互作用的方式：衛(wèi)星液滴與后方的主液滴聚合、衛(wèi)星液滴與液滴不發(fā)生聚合、衛(wèi)星液滴與后面主液滴碰撞后彈開，與前面的主液滴聚合。不同流速下射流表面波的形式不同。在低流速范圍內，射流的破碎長度隨著流速的增長會成線性增長的趨勢，并且隨著噴嘴內徑的增大，增長的斜率隨之增大，線性增長的流速范圍隨之減小。對加擾動射流的實驗分析表明，與自由射流的破碎相比，加擾動的射流破碎具有周期性和重

4、復性的特點。射流的破碎長度隨著擾動振幅的增大而減小，隨著擾動頻率的增大先減小后增大，并且使得破碎長度最小的擾動頻率與射流的最佳擾動頻率相等。不同的擾動波長下液滴的形成模式不同，本文總結了三種模式：短波破碎模式（λd11.1）。在適當?shù)念l率范圍和速度范圍內，射流破碎能夠產生均勻液滴。隨著噴嘴內徑的減小能夠產生均勻液滴的頻率范圍和速度范圍增大。液體黏性的提高有助于在更廣的流速范圍和頻率范圍下獲得均勻液滴。擾動頻率一定的條件下，隨著振幅的增大