静电场对气动喷头雾化性能的影响研究

分析了静电场对液体表面张力的影响,用瑞利极限分析了雾滴的破裂机理和雾滴在静电场作用下聚并的特殊规律。在此基础上,通过正交实验对静电场作用下的气动喷头的雾化特性进行了研究,发现合理的静电场分布可以有效地控制雾滴的尺寸和雾滴的分布。     

不同雾化模式下静电雾化的雾滴特性

对毛细管-环电极配置下的静电雾化进行了试验研究，通过测试雾滴大小，探讨和分析了雾化操作参数对雾滴大小的影响及不同雾化模式下的雾滴直径分布规律．研究表明：充电电压对雾滴大小及直径分布有显著的影响，但在不同雾化模式下，雾滴的大小随电压的变化规律是不同的，雾滴直径分布在不同模式下也呈现不同的分布特点．文中还使用PDA系统对垂直雾化的滴径及滴速进行了在线测试，揭示了不同充电电压下的滴径一滴速特性．     

雾滴内部流动及二氧化硫吸收过程的数值模拟

喷雾烟气脱硫过程中液滴在流场中运动时,在表面剪切力的作用下形成内部循环流动,影响液滴内部传质特性,进而影响雾滴吸收SO_2的过程.以单个悬浮液滴为研究对象,采用VOF(volume of fluid)方法计算了不同雷诺数下雾滴内部流动特性和SO_2气体在水雾雾滴内部的扩散,探讨了不同雷诺数下雾滴表面的速度分布以及雾滴内部循环流动对雾滴内部SO_2浓度分布的影响.数值计算结果表明:气流流场中的液滴与气流存在相对运动时,在表面剪切力的作用下液滴内部会产生2个相互对称的涡流,涡心距离液滴中心的距离为2/3R_d,涡流速度随着雷诺数的增加而增大.雾滴对SO_2的吸收过程受到2种机理的控制:一种是在浓度梯度推动下向雾滴内部的径向扩散;另一种是雾滴内部循环流动诱发的扩散传质.通过SO_2在雾滴中径向扩散时间与涡流形成的特征时间、内部循环流动诱发SO_2传质的特征时间的对比,表明在雾滴内部,循环涡流流动对吸附传质过程具有重要的影响,随着雷诺数的不断增加,雾滴内部循环流动对SO_2传质影响逐渐增大.     

PZT溶胶液静电雾化雾场模拟

通过对商用计算流体力学软件FLUENT进行功能扩展，实现了空气流场、空间电场和离散雾场多场耦合过程的数值模拟．由实验数据确定雾滴的滴径和电量，采用拉格朗日模型计算雾滴在重力、空气阻力、外部电场力及雾滴间相互库伦排斥力作用下的运动轨迹，并得到雾滴的速度与其空间分布密度，由此计算雾滴在衬底上的沉积通量．     

环电极带电射流雾化特性的研究

研究了液体射流在环电极产生的静电场作用下的雾化特性,建立了环电极空间电位数学表达式,以及带电雾滴直径同充电电压、液体表面张力、动力粘性系数、液流与气流相对速度等参数的关系式.最后根据上述结果设计制作了气流式静电喷头,为静电喷雾技术在大型气流式喷雾机上应用提供了科学依据.     

雾滴荷电特性对其沉积分布及黏附靶标的影响

以风送静电喷雾系统为研究对象,通过在三维坐标系下建立雾滴沉降运动及黏附受力模型,分析了静电喷雾中的荷电特征因素对雾滴沉降、沉积和黏附靶标的影响。通过开展室内树木靶标模拟喷雾试验及雾滴静态接触角和表面张力测试,分析对比了静电喷雾和非静电喷雾条件下雾滴的沉积分布效果及黏附特性。结果表明:雾滴荷电可以增加雾滴的沉降速度,并定向向着靶标运动沉降,靶标正面沉积覆盖率较非静电喷雾平均提高了24个/cm2,而且在靶标背面也有一定数量的沉积,同时静电作用可以减小雾滴与叶片的接触角,减小液滴表面张力,提高雾滴在植株表面的有效沉积率。     

雾滴荷电特性对其沉积分布及黏附靶标的影响

以风送静电喷雾系统为研究对象,通过在三维坐标系下建立雾滴沉降运动及黏附受力模型,分析了静电喷雾中的荷电特征因素对雾滴沉降、沉积和黏附靶标的影响。通过开展室内树木靶标模拟喷雾试验及雾滴静态接触角和表面张力测试,分析对比了静电喷雾和非静电喷雾条件下雾滴的沉积分布效果及黏附特性。结果表明:雾滴荷电可以增加雾滴的沉降速度,并定向向着靶标运动沉降,靶标正面沉积覆盖率较非静电喷雾平均提高了24个/cm2,而且在靶标背面也有一定数量的沉积,同时静电作用可以减小雾滴与叶片的接触角,减小液滴表面张力,提高雾滴在植株表面的有效沉积率。     

静电场作用下H2O偶极极化对冰晶形成过程的影响

采用去离子水为实验样品，在-30℃低温环境中冷冻，冷冻过程中施加不同强度的静电场干扰，研究静电场对去离子水冰核形成及冰晶生长过程的影响．研究发现，在冷冻过程初期静电场的引入可以诱发冰核形成，导致过冷点升高，但在随后液相到固相的相变过程中，静电场对冰晶生长具有抑制作用．分析认为，在静电场作用下电偶极矩沿电场方向分布的H2O具有最稳定的状态，能量的分布函数具有最大值，这些结果是诱发冰核形成、抑制冰晶生长的原因．     

飞行器表面沉积静电分布仿真

研究飞行器表面沉积静电分布规律对于评估其在飞行过程中的静电安全性具有重要意义.结合某型实体飞机开展1:1仿真建模与计算.通过仿真计算,得到了飞机在飞行状态下的电容,对比分析了模型结构、沉积电荷量对飞机表面电荷密度和电场分布的影响规律.结果表明:在飞行状态下飞机的电容约为460.5 pF;模型结构对飞机机头处的静电场有影响,驾驶舱、机舱舷窗等结构使得机头处的静电场变化约20％,而对其他位置处的静电场影响较小;不同沉积电荷量下飞机各放电刷处的静电场强度呈线性变化规律,飞机各放电刷处静电场强度不同,其中放电刷静电场强度最高处比最低处高约97％.     

航空转笼喷头转速及雾化性能试验

为了使转笼喷头的雾滴粒径与作业要求更好地契合,进一步提高雾滴的沉积特性、提升防治效率,研究了影响作业性能的关键因素,包括转笼转速和雾化性能(雾滴粒径分布).在高速风洞中建立转笼喷头转速测量系统,获取不同风速、桨叶安装角度和桨叶长度条件下的叶片式转笼喷头转速数据,进而分析各因素对转笼喷头转速的影响规律;建立电驱动转笼喷头雾滴粒径试验系统,测量了2种电动式转笼喷头CYD-1和CYD-2在不同转笼转速、喷雾流量条件下的雾滴粒径,利用SPSS软件分析转笼转速、喷雾流量和转笼直径对雾滴粒径的影响规律,并根据试验结果建立回归模型.结果表明:转笼转速随着风速增大而增大,随着桨叶角度的增大而减小,随着桨叶长度的增大而增大,且2种叶片式转笼喷头转速在100～11 000 r·min~(-1)均有分布;对转笼喷头雾滴粒径的影响由大到小为转笼转速、喷雾流量、转笼直径;得到了多元线性回归方程,比较拟合曲线与实际数据的差异,验证了转笼喷头雾滴粒径多元线性回归模型的可行性.     

石灰浆液荷电喷雾脱硫流场的数值模拟

为了获得脱硫塔内荷电石灰浆液脱硫率的理论计算方法,开展了荷电气液两相流场的数值模拟.通过试验用脱硫塔内部荷电喷雾脱硫特点的分析,建立了几何模型、静电场模型和两相流模型,通过商用Fluent6.3计算功能的扩展,获得环状电极静电场分布,进而实现感应静电场与两相流场的耦合计算,分析了浆液荷电条件下的两相流场特性及其对脱硫效果的影响.结果表明:电场强度分布基本对称于脱硫塔轴线,随着与电极距离的增加场强衰减迅速;浆液滴荷电使射流区外侧卷吸区域加大,浆液滴速度下降,电极附近射流影响区域变短,有利于加强两相接触和SO2吸收,同向并流的荷电脱硫增益更明显.     

高压静电喷洒机的试验

运用高压静电喷雾技术和控制技术对原有的喷洒机具进行了改进，以适应有毒药剂的大面积高效喷洒问题．改进后的机具以皮卡车为载具，车厢上安装独立汽油发电机，在驾驶室内可控制喷雾的启停、喷头的俯仰及旋转运动．在试验室内对喷雾系统进行试验，得出了雾滴平均直径和雾滴沉积量的分布特性。两者在试验喷幅内均呈现一致的双峰分布．进行了整机现场试验，对比了荷电与非荷电、不同药液及不同药液喷量下的灭蝗效果．结果表明，荷电工况优于非荷电工况；随着药液喷量的提高。近距离喷洒区域内的杀灭效果较好；锐劲特药剂对荷电的适应性能明显优于菊马乳油药剂．     

静电场携带静电场能量的证明

根据电容器充电过程中能量的转化关系,讨论了静电场能和静电能的概念,证明了静电场能是由场自身携带的,静电能量是由带电体自身携带的。分析了传统电磁学理论中关于自能、互能和静电能、静电场能等概念容易引起混淆的原因,提出舍弃自能、互能的概念,建立静电能、静电场能概念的建议,使得电磁学理论与固体理论相协调。     

静电能量与静电场能量关系研究

分析了静电能量、静电场能量的来源、分布区域、差别与联系,指出,静电能量是带电体内电荷之间的相互作用能,它是由电荷携带的,定域于电荷存在的空间中。静电场能量是散布在场存在的空间中,是由场携带的。静电能量和静电场能量是相互伴随产生和消失的,这正是静电场能量到底是由场携带的还是由电荷携带的在静电场的情况下无法判断的原因。静电场能量和静电能量在数值上是相等的,这为静电场能量的测量提供了一条有效的途径。建议将静电能量和静电场能量区别开来,这有助于教和学,有助于进一步完善电磁学理论体系。     

模拟烟道中粉尘粒子的荷电凝并实验研究

基于电凝并理论,在模拟电除尘器烟道中增设预荷电装置,进行了高压电场荷电凝并研究.实验结果表明,将预荷电装置安装于烟道中,离子浓度比除尘电场中高约1个数量级,有利于提高粉尘的荷电量,增强带电粒子的凝并作用;交变电场比直流电场更利于带电粒子凝并,最佳电场频率为40 Hz;电凝并作用可以使粒子粒径增大21%左右,总除尘效率提高2.6%～3.5%,有利于实现电除尘器的小型化.     

弹壳静电分布对引信微带天线性能的影响

用均匀带电圆筒模拟带电弹壳分析了弹壳静电分布对微带天线谐振频率、方向图和增益的影响.首先,采用拉普拉斯方程法推导了均匀带电圆筒空间远场计算公式.然后,运用唯一性定理和场的迭加原理得到了合成场远场计算公式.最后,根据理论分析所得到的结果利用Matlab计算了微带天线辐射方向图,并分析了微带天线辐射方向图随着圆筒不同带电量的变化情况.     

带电椭球在各向异性介质中的静电势

从静电场的基本规律出发，采用等效方法导出带电椭球在各向异性介质中的静电势表达式．     

荷电两相射流的理论分析与计算

通过荷电两相流中荷电离散相粒子的受力分析 ,建立了荷电两相流动的基本方程 在此基础上 ,对荷电两相湍流圆射流流场进行了理论分析 根据射流的结构 ,分别给出了位势核心区和其以外区域连续相流场和离散相速度场的计算公式 该计算方法已用于喷粉机的设计 分析中未考虑离散相对连续相的反作用及离散相粒子间的相互作用 ,所以只适用于计算稀疏荷电两相湍流圆射流流场     

空中静电目标特性分析

研究了空中运动目标在飞行过程中的起电、放电机理和带电特性.通过理论分析和仿真计算,研究了对于被动式地面静电探测系统,将空中目标的电场近似地作为静电场进行探测和将空中带电目标近似为点目标的条件.结果表明,对于被动式地面静电探测系统而言,探测距离在10km范围以内,可将目标的电场当作静电场进行测量;当空中目标与探测器距离大于目标尺寸3～6倍以上时,可将目标视为点目标.提供了被动式地面静电探测系统的应用前提.