撞擊流內(nèi)液滴碰撞后續(xù)發(fā)展行為研究.pdf

1、通過兩股或多股多相流體對(duì)撞使其動(dòng)能驟變，由此引發(fā)的物理過程和化學(xué)過程的強(qiáng)化，是近年來化學(xué)反應(yīng)工程與傳遞工程領(lǐng)域中廣泛感興趣的課題之一。然而，撞擊流中顆粒群的運(yùn)動(dòng)和碰撞非常復(fù)雜，隨機(jī)性極強(qiáng)，迄今為止，仍無法對(duì)其進(jìn)行定量描述。本課題對(duì)氣液兩相撞擊流內(nèi)液滴碰撞及后續(xù)發(fā)展行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬。
　　為了研究撞擊流內(nèi)液滴碰撞引起的聚并或二次霧化等后續(xù)發(fā)展行為，設(shè)計(jì)并搭建了氣液兩相撞擊流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并輔以高速數(shù)碼攝像系統(tǒng)，通過改變液滴的粒徑

2、、速度、粘度及碰撞角度等參數(shù)進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)，采用高速數(shù)碼攝像系統(tǒng)捕捉撞擊流內(nèi)液滴的碰撞過程，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出了液滴碰撞后續(xù)發(fā)展的一般規(guī)律及關(guān)鍵影響因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下：（1）兩個(gè)液滴相向運(yùn)動(dòng)相互碰撞后，發(fā)生拉伸斷裂的條件是：We≥6.29B-4，0.38＜B＜1；發(fā)生反射分離的條件是：We＞18.67[2(1.08-B)5/2-1]-1，0＜B＜0.28。（2）兩液滴相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞后，當(dāng)進(jìn)口液滴粒徑和速度較小時(shí)，液滴碰撞后發(fā)生反射分離，而

3、隨著粒徑和速度的無限增大，液滴碰撞后最終發(fā)生炸裂。（3）兩液滴相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞后，同一個(gè)碰撞韋伯?dāng)?shù)We可能對(duì)應(yīng)不同的碰撞結(jié)果。（4）兩液滴相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞后，液滴粘度越大，發(fā)生碰撞后越不容易破碎。（5）兩液滴相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞后，液滴表面張力越大，發(fā)生碰撞后越容易破碎。（6）液滴同軸同向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞時(shí)，兩液滴聚并；液滴以一定角度發(fā)生斜碰時(shí)，碰撞后發(fā)生拉伸斷裂；液滴同軸相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，相互碰撞后可能發(fā)生反射分離也可能炸裂。（7）兩液滴同軸相向運(yùn)

4、動(dòng)發(fā)生碰撞，在速度、粘度和碰撞角度一定的條件下，歐森數(shù)Oh越小，液滴碰撞后越容易發(fā)生破碎。
　　建立了正確反映液滴碰撞及后續(xù)發(fā)展的理論模型，對(duì)撞擊流內(nèi)液滴碰撞導(dǎo)致的融合聚并或二次霧化過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，進(jìn)而對(duì)兩噴嘴之間區(qū)域液滴的粒徑分布進(jìn)行了理論研究，并分析了進(jìn)口液滴粒徑、速度、粘度及碰撞角度對(duì)撞擊流內(nèi)液滴粒徑分布的影響規(guī)律。模擬結(jié)果表明：（1）進(jìn)口液滴粒徑越小、粘度越大，液滴碰撞后發(fā)生聚并的概率越大。（2）進(jìn)口液滴速度較小時(shí)，液