14616.縱向擾動(dòng)控制下液體射流破碎機(jī)理的研究

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文縱向擾動(dòng)控制下縱向擾動(dòng)控制下液體射流破碎機(jī)理的研究液體射流破碎機(jī)理的研究InvestigationontheBreakupMechanismoftheLiquidJetUnderlongitudinalDisturbance學(xué)科專業(yè)：流體力學(xué)作者姓名：李珍妮指導(dǎo)教師：夏振炎副教授天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一五年十二月I中文中文摘要摘要射流的破碎機(jī)理的研究既是一個(gè)傳統(tǒng)的流體力學(xué)問(wèn)題，又是一個(gè)具有較高理論研究?jī)r(jià)值和工程應(yīng)用

2、背景的課題。但是至今為止，對(duì)液體射流的破碎機(jī)理并沒(méi)有完全搞清楚。本文著重對(duì)未加擾動(dòng)的射流和加擾動(dòng)的射流進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。本文結(jié)合流體力學(xué)的基本方程，分別推導(dǎo)了Rayleigh無(wú)黏圓柱射流和Weber無(wú)黏圓柱射流的色散方程，得到了最大擾動(dòng)增長(zhǎng)率和最佳擾動(dòng)波長(zhǎng)的表達(dá)式。設(shè)計(jì)并搭建了射流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括射流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、激勵(lì)系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)。其中激勵(lì)系統(tǒng)以激振器為振動(dòng)源，采用對(duì)噴嘴施加縱向振動(dòng)的方法，研究了擾動(dòng)頻率和擾動(dòng)振幅對(duì)射流破碎的影響。

3、對(duì)自由射流的實(shí)驗(yàn)分析表明，在射流的破碎過(guò)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(kāi)，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(nèi)，射流的破碎長(zhǎng)度隨著流速的增長(zhǎng)會(huì)成線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)，并且隨著噴嘴內(nèi)徑的增大，增長(zhǎng)的斜率隨之增大，線性增長(zhǎng)的流速范圍隨之減小。對(duì)加擾動(dòng)射流的實(shí)驗(yàn)分析表明，與自由射流的破碎相比，加擾動(dòng)的射流破碎具有周期性和重

4、復(fù)性的特點(diǎn)。射流的破碎長(zhǎng)度隨著擾動(dòng)振幅的增大而減小，隨著擾動(dòng)頻率的增大先減小后增大，并且使得破碎長(zhǎng)度最小的擾動(dòng)頻率與射流的最佳擾動(dòng)頻率相等。不同的擾動(dòng)波長(zhǎng)下液滴的形成模式不同，本文總結(jié)了三種模式：短波破碎模式（λd11.1）。在適當(dāng)?shù)念l率范圍和速度范圍內(nèi)，射流破碎能夠產(chǎn)生均勻液滴。隨著噴嘴內(nèi)徑的減小能夠產(chǎn)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(dòng)頻率一定的條件下，隨著振幅的增大