沖擊氣泡形成機理及實驗研究.pdf

1、液滴撞擊在液體表面會產(chǎn)生一系列復雜而奇妙的飛濺現(xiàn)象。這些現(xiàn)象廣泛存在于機械、化工、冶金等工業(yè)領(lǐng)域以及與生態(tài)學、地球科學等密切相關(guān)的自然科學之中。其撞擊過程復雜而多變，呈現(xiàn)非線性變化。眾多的流動參數(shù)使得撞擊過程處理起來非常困難，因此成為流體動力學領(lǐng)域廣泛關(guān)注的問題。
　　流體中的微氣泡和溶解氣體不僅會導致流體介質(zhì)本身產(chǎn)生變質(zhì)，如潤滑油性能惡化;而且還會對流體運輸和傳動系統(tǒng)產(chǎn)生許多危害，如傳動部件損傷、加劇振動、噪聲和溫升以及能耗增加

2、。而液體沖擊正是氣體進入流體系統(tǒng)的一種重要形式。
　　在這篇論文中，對液滴沖擊約束液體表面產(chǎn)生的飛濺現(xiàn)象進行了系統(tǒng)的實驗研究。主要運用了兩項技術(shù):高速攝像技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)。首先，通過高速攝像機拍攝液滴撞擊液面的整個過程;然后，利用數(shù)字圖像處理軟件對撞擊過程進行定性和定量分析。定性分析方面:通過系統(tǒng)的實驗觀測，發(fā)現(xiàn)了大量新的沖擊現(xiàn)象，包括:二次空腔、二次射流、反射氣泡和周期變化的大氣泡以及在較低速度就能獲得的冠狀氣泡。在此基礎(chǔ)

3、上，將這些新發(fā)現(xiàn)的沖擊現(xiàn)象和已經(jīng)存在的現(xiàn)象結(jié)合在一起，給出一幅描述液滴撞擊約束液面的沖擊形態(tài)圖。經(jīng)過分析，將這些沖擊現(xiàn)象分類為五種不同的沖擊形態(tài)，它們是:反彈&微氣泡形態(tài)、融合&渦流環(huán)形態(tài)、大氣泡周期變化&液滴飛濺形態(tài)、皇冠飛濺&慢速射流形態(tài)和冠狀氣泡形態(tài)。定量分析方面:通過數(shù)字圖像處理獲得液滴直徑和速度等特征參數(shù)，給出三張描述五種沖擊形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變的界限值的關(guān)系圖。
　　最后，對液滴沖擊約束液面過程中氣泡的形成機理和等效直徑進行了