本文關(guān)鍵詞：毛細(xì)管靜電霧化模式與電場特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：靜電霧化可以獲得不同尺度的單分散性細(xì)小液滴,并且可以通過調(diào)節(jié)靜電場參數(shù)實(shí)現(xiàn)霧化模式、霧滴尺度以及運(yùn)動軌跡的改變,因而得到廣泛應(yīng)用。靜電霧化現(xiàn)象復(fù)雜,影響因素較多,難以采用一個理想的物理模型來描述靜電霧化過程。因此進(jìn)一步通過理論、實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬方法研究毛細(xì)管的靜電霧化現(xiàn)象和電場特性,對靜電霧化的應(yīng)用與推廣具有重要的意義。本文圍繞毛細(xì)管靜電霧化現(xiàn)象進(jìn)行分析和探討,實(shí)驗(yàn)研究了毛細(xì)管靜電霧化液滴脈動特性與分離頻率、霧化模式,理論分析與數(shù)值計算了單、雙和三毛細(xì)管電極的空間電場,并采用數(shù)值方法研究了單毛細(xì)管靜電霧化流場。首先,建立了單、雙和三毛細(xì)管靜電霧化實(shí)驗(yàn)裝置,采用高速數(shù)碼相機(jī)記錄了去離子水的靜電霧化現(xiàn)象,研究了不同電壓與流量下荷電液滴的脈動特性與分離頻率,詳細(xì)探討了電壓、流量、毛細(xì)管內(nèi)徑、毛細(xì)管數(shù)等對霧滴脈動特性和分離頻率的影響。結(jié)果表明:電壓與流量是影響液滴脈動特性與分離頻率的兩個重要參數(shù);電壓增大,分離頻率先增大后減小;流量增大,分離頻率取得最大值對應(yīng)的電壓增大;小流量時,電壓對分離頻率的影響占主導(dǎo)作用,較大流量時,電壓對分離頻率的影響作用不突出,流量對分離頻率的影響占主導(dǎo)作用。其次,研究了去離子水與乙醇在單、雙和三毛細(xì)管情況下產(chǎn)生的靜電霧化模式,探討了無量綱流量?、靜電Bond數(shù)?和毛細(xì)管內(nèi)徑對霧化模式的影響。研究結(jié)果表明:不同的無量綱流量?與靜電Bond數(shù)?對應(yīng)的霧化模式不同;同一霧化模式下,靜電Bond數(shù)?是影響彎月面、液錐、射流和液滴等特性的重要參數(shù);霧化模式對應(yīng)的流量與電壓范圍以及彎月面、液錐、射流和液滴群的空間位置與毛細(xì)管數(shù)量及空間布置有關(guān)。第三,根據(jù)靜電場的疊加原理,運(yùn)用橢圓積分方法,采用MATLAB軟件求解了單、雙和三毛細(xì)管電極所產(chǎn)生的電勢與電場強(qiáng)度,探討了空間電場的分布特征。結(jié)果表明:單毛細(xì)管電極的電勢與電場強(qiáng)度,隨著?(有向線段OP與z軸正向的夾角)的增大而減小,隨著r(原點(diǎn)O與點(diǎn)P的距離)的增大而減小;毛細(xì)管數(shù)量增加,毛細(xì)管之間的區(qū)域的徑向場強(qiáng)減弱,軸向場強(qiáng)增強(qiáng),非相干區(qū)域的分量場強(qiáng)均增強(qiáng);當(dāng)?≠0,r為定值時,毛細(xì)管內(nèi)外半徑平均值a越小,產(chǎn)生的分量場強(qiáng)越小,當(dāng)?=0,r小于某一臨界值時,毛細(xì)管內(nèi)外半徑的平均值a越小,軸向場強(qiáng)越大;而r大于這一臨界值時,毛細(xì)管內(nèi)外半徑的平均值a越小,z方向場強(qiáng)越小最后,建立了毛細(xì)管靜電霧化流動模型,運(yùn)用計算流體力學(xué)軟件ANSYS-Fluent結(jié)合UDF模擬了空氣流場、空間電場與霧場。計算結(jié)果表明:靠近毛細(xì)管的區(qū)域電場強(qiáng)度大,反之,則電場強(qiáng)度小;靜電霧化過程中,液滴的空間位置與速度大小的分布主要與靜電場和液滴之間的庫侖斥力有關(guān);空氣在荷電液滴的相對運(yùn)動中獲得加速度,毛細(xì)管軸線附近,空氣的軸向速度與徑向速度較大。
【關(guān)鍵詞】：靜電霧化 脈動特性 分離頻率 霧化模式 數(shù)值計算 電場強(qiáng)度
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O441.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 靜電霧化簡介11-12
• 1.2 毛細(xì)管靜電霧化研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 單毛細(xì)管靜電霧化的國外研究12-15
• 1.2.2 單毛細(xì)管靜電霧化的國內(nèi)研究15-16
• 1.2.3 多毛細(xì)管靜電霧化國外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.4 多毛細(xì)管靜電霧化國內(nèi)研究現(xiàn)狀17
• 1.2.5 毛細(xì)管靜電霧化電場特性研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容18-19
• 第二章 毛細(xì)管靜電霧化的基礎(chǔ)理論19-26
• 2.1 液滴的帶電方式19-20
• 2.2 射流破碎理論20-21
• 2.3 液滴的分離電荷理論21-23
• 2.3.1 電場作用下的液體表面張力的變化21-22
• 2.3.2 荷電液滴表面電荷密度的極限22-23
• 2.4 液體受力分析23-25
• 2.4.1 麥克斯韋應(yīng)力23
• 2.4.2 電泳力23-24
• 2.4.3 介質(zhì)電泳力24
• 2.4.4 形變力24
• 2.4.5 離子輸運(yùn)力24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 靜電霧化液滴脈動與分離頻率的實(shí)驗(yàn)26-46
• 3.1 引言26-27
• 3.2 實(shí)驗(yàn)裝置與參數(shù)27-28
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析28-44
• 3.3.1 電壓對液滴脈動特性與分離頻率的影響28-34
• 3.3.2 毛細(xì)管內(nèi)徑對液滴分離頻率的影響34-36
• 3.3.3 流量對液滴分離頻率的影響36-38
• 3.3.4 雙毛細(xì)管液滴脈動與分離頻率38-41
• 3.3.5 三毛細(xì)管的液滴脈動與分離頻率41-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 空間電場的理論分析與數(shù)值計算46-65
• 4.1 單毛細(xì)管電極電場的理論分析與計算46-53
• 4.1.1 單毛細(xì)管電極電場的理論分析46-49
• 4.1.2 單毛細(xì)管電極的電勢49-50
• 4.1.3 單毛細(xì)管電極的電場強(qiáng)度50-51
• 4.1.4 毛細(xì)管內(nèi)外徑平均值對場強(qiáng)的影響51-53
• 4.2 雙毛細(xì)管電極電場的理論分析與計算53-59
• 4.2.1 雙毛細(xì)管電極電場的理論分析53-55
• 4.2.2 雙毛細(xì)管的電勢55-56
• 4.2.3 雙毛細(xì)管的電場強(qiáng)度56-59
• 4.3 三毛細(xì)管電場的理論分析與計算59-62
• 4.3.1 三毛細(xì)管電極電場的理論分析59-61
• 4.3.2 三毛細(xì)管電極的電場強(qiáng)度61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-65
• 第五章 毛細(xì)管靜電霧化模式的實(shí)驗(yàn)研究65-80
• 5.1 單毛細(xì)管靜電霧化模式的實(shí)驗(yàn)研究65-71
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)65-66
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析66-71
• 5.2 雙毛細(xì)管靜電霧化模式的實(shí)驗(yàn)研究71-74
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)71-72
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析72-74
• 5.3 三毛細(xì)管靜電霧化模式的實(shí)驗(yàn)研究74-75
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)74
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析74-75
• 5.4 不同型號的單毛細(xì)管的靜電霧化模式的實(shí)驗(yàn)75-78
• 5.5 本章小結(jié)78-80
• 第六章 空間流場與霧場的數(shù)值模擬80-90
• 6.1 模型與方法80-83
• 6.1.1 模型的建立80-81
• 6.1.2 帶電液滴的運(yùn)動方程與受力81-82
• 6.1.3 靜電場方程82
• 6.1.4 初始條件與邊界條件的設(shè)置82-83
• 6.2 模擬結(jié)果與分析83-88
• 6.2.1 空間電場83-84
• 6.2.2 空間霧場84-85
• 6.2.3 空氣流場85-88
• 6.3 本章小結(jié)88-90
• 第七章 全文總結(jié)與展望90-94
• 7.1 全文總結(jié)90-93
• 7.2 研究展望93-94
• 參考文獻(xiàn)94-99
• 致謝99-100
• 碩士在讀期間發(fā)表論文100
• 專利申請與授權(quán)100
• 參與的科研項目100

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  本文關(guān)鍵詞：毛細(xì)管靜電霧化模式與電場特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：367313