本文關(guān)鍵詞：撞擊流內(nèi)液滴碰撞后續(xù)發(fā)展行為研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：通過兩股或多股多相流體對撞使其動能驟變,由此引發(fā)的物理過程和化學過程的強化,是近年來化學反應工程與傳遞工程領域中廣泛感興趣的課題之一。然而,撞擊流中顆粒群的運動和碰撞非常復雜,隨機性極強,迄今為止,仍無法對其進行定量描述。本課題對氣液兩相撞擊流內(nèi)液滴碰撞及后續(xù)發(fā)展行為進行了實驗和數(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,設計并搭建了氣液兩相撞擊流實驗平臺,并輔以高速數(shù)碼攝像系統(tǒng),通過改變液滴的粒徑、速度、粘度及碰撞角度等參數(shù)進行多組實驗,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,分析實驗結(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。實驗結(jié)論如下:(1)兩個液滴相向運動相互碰撞后,發(fā)生拉伸斷裂的條件是:We≥6.29B-4,0.38B1;發(fā)生反射分離的條件是:We18.67[2(1.08-B)5/2-1]-1,0B0.28。(2)兩液滴相向運動發(fā)生碰撞后,當進口液滴粒徑和速度較小時,液滴碰撞后發(fā)生反射分離,而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)兩液滴相向運動發(fā)生碰撞后,同一個碰撞韋伯數(shù)We可能對應不同的碰撞結(jié)果。(4)兩液滴相向運動發(fā)生碰撞后,液滴粘度越大,發(fā)生碰撞后越不容易破碎。(5)兩液滴相向運動發(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)液滴同軸同向運動發(fā)生碰撞時,兩液滴聚并;液滴以一定角度發(fā)生斜碰時,碰撞后發(fā)生拉伸斷裂;液滴同軸相向運動時,相互碰撞后可能發(fā)生反射分離也可能炸裂。(7)兩液滴同軸相向運動發(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,對撞擊流內(nèi)液滴碰撞導致的融合聚并或二次霧化過程進行了數(shù)值模擬,進而對兩噴嘴之間區(qū)域液滴的粒徑分布進行了理論研究,并分析了進口液滴粒徑、速度、粘度及碰撞角度對撞擊流內(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)進口液滴速度較小時,液滴發(fā)生碰撞后全部聚合,繼續(xù)增大進口液滴的速度,液滴碰撞后二次霧化的概率增大。(3)在相同條件下,液滴發(fā)生斜碰時二次霧化的概率比發(fā)生正碰時要大。
【關(guān)鍵詞】：液滴碰撞 實驗研究 數(shù)值模擬 粒徑分布 影響因素
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ021
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 背景及意義10-11
• 1.2 撞擊流技術(shù)11-17
• 1.2.1 撞擊流的基本原理11-12
• 1.2.2 撞擊流的分類12-14
• 1.2.3 撞擊流的發(fā)展14-15
• 1.2.4 撞擊流的基本特性15
• 1.2.5 撞擊流的應用15-17
• 1.3 撞擊流的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.1 實驗研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀18
• 1.4 液滴碰撞結(jié)果的理論分析和數(shù)值模擬方法18-22
• 1.4.1 兩液滴碰撞結(jié)果的理論分析19-20
• 1.4.2 兩液滴碰撞結(jié)果的數(shù)值模擬方法20-22
• 1.5 液滴碰撞結(jié)果的研究現(xiàn)狀22-23
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容23-24
• 第二章 實驗系統(tǒng)24-33
• 2.1 引言24
• 2.2 撞擊流內(nèi)液滴碰撞的實驗系統(tǒng)24-27
• 2.2.1 氣路系統(tǒng)25
• 2.2.2 液路系統(tǒng)25
• 2.2.3 實驗段25-26
• 2.2.4 測量與控制系統(tǒng)26-27
• 2.2.5 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)27
• 2.2.6 收集系統(tǒng)27
• 2.3 實驗流程27-28
• 2.4 實驗中各參數(shù)的控制及測量28-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 撞擊流內(nèi)液滴碰撞后續(xù)發(fā)展行為實驗研究33-44
• 3.1 引言33
• 3.2 撞擊流內(nèi)液滴碰撞的實驗結(jié)果與分析33-42
• 3.2.1 不同粒徑和粘度大小對碰撞結(jié)果的影響38-39
• 3.2.2 不同速度和粘度大小對碰撞結(jié)果的影響39-40
• 3.2.3 不同表面張力大小對碰撞結(jié)果的影響40-41
• 3.2.4 不同碰撞角度大小對碰撞結(jié)果的影響41-42
• 3.2.5 不同歐森數(shù)Oh大小對碰撞結(jié)果的影響42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 第四章 撞擊流內(nèi)液滴碰撞后續(xù)發(fā)展行為數(shù)值模擬44-55
• 4.1 引言44
• 4.2 幾何模型及網(wǎng)格劃分44-45
• 4.3 撞擊流內(nèi)氣液兩相流動的數(shù)學模型45-50
• 4.3.1 氣相控制方程45-47
• 4.3.2 液滴顆粒運動方程及碰撞、破碎模型47-50
• 4.3.3 邊界條件50
• 4.4 計算結(jié)果與分析50-54
• 4.4.1 進口液滴粒徑的影響51
• 4.4.2 進口液滴速度的影響51-52
• 4.4.3 進口液滴粘度的影響52-53
• 4.4.4 進口液滴碰撞角度的影響53-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第五章 結(jié)論和展望55-57
• 5.1 本文內(nèi)容的總結(jié)55-56
• 5.2 展望56-57
• 參考文獻57-63
• 致謝63-64
• 在學期間發(fā)表的學術(shù)論文及其他科研成果64

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本文編號：360695