發(fā)布時間：2019-01-21 19:24

【摘要】：通過對氣體驅(qū)動同軸電流動聚焦的實驗模型進行簡化,開展了電場力和慣性力共同作用下同軸帶電射流的不穩(wěn)定性理論研究.在流動為無黏、不可壓縮、無旋的假設下,建立了三層流體帶電射流物理模型并得到了擾動在時間域內(nèi)發(fā)展演化的解析形式色散關系,利用正則模方法求解色散方程發(fā)現(xiàn)了流動的不穩(wěn)定模態(tài),進而分析了主要控制參數(shù)對不穩(wěn)定模態(tài)的影響.結(jié)果表明,在參考狀態(tài)下軸對稱模態(tài)的最不穩(wěn)定增長率最大,因此軸對稱擾動控制整個流場.外層氣流速度越高,氣體慣性力越大,射流的界面越容易失穩(wěn).內(nèi)外層液-液同軸射流之間的速度差越大,射流越不穩(wěn)定.表面張力對射流不穩(wěn)定性起到促進作用.軸向電場對射流不穩(wěn)定性具有雙重影響:當加載電場強度較小時,射流不穩(wěn)定性被抑制;當施加電壓大于某一臨界值時,軸向電場會促進射流失穩(wěn).臨界電壓的大小與界面上自由電荷密度和射流表面擾動發(fā)展關系密切.這些結(jié)果與已有的實驗現(xiàn)象吻合,能夠?qū)嶒灥倪^程控制提供理論指導.
[Abstract]:By simplifying the experimental model of gas-driven coaxial electric flow focusing, the instability theory of coaxial charged jet under the combined action of electric field force and inertial force is studied. Under the assumption that the flow is non-viscous, incompressible and non-rotating, the physical model of three-layer fluid charged jet is established, and the analytical formal dispersion relation of the evolution of disturbance in time domain is obtained. The unstable modes of the flow are found by using the regular mode method to solve the dispersion equation, and the influence of the main control parameters on the unstable modes is analyzed. The results show that the most unstable growth rate of axisymmetric mode is the largest under the reference state, so the axial symmetric disturbance controls the whole flow field. The higher the outer flow velocity, the greater the inertial force of the gas, and the easier the interface of the jet is to destabilize. The greater the velocity difference between the inner and outer layer liquid-liquid coaxial jet, the more unstable the jet. Surface tension promotes jet instability. The axial electric field has a double effect on the jet instability: the jet instability is suppressed when the electric field intensity is small, and when the applied voltage is greater than a certain critical value, the axial electric field will promote the jet instability. The critical voltage is closely related to the free charge density at the interface and the development of jet surface disturbance. These results are consistent with existing experimental phenomena and can provide theoretical guidance for experimental process control.
【作者單位】： 中國科學技術大學近代力學系;
【基金】：國家自然科學基金(11472270,81327803,11621202) 中央高�；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助項目
【分類號】：O358

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本文編號：2412958