单液滴在射流场中的形变及破碎实验研究

在射流场中对自由上升单液滴的形变和破碎过程进行了研究。采用高速摄像技术拍摄记录液滴的初始形状、上升速度、进入射流场后的形变破碎等现象,运用粒子图像测速(PIV)技术研究了射流场的流场情况。通过改变液滴初始粒径大小、入射位置、射流速度等参数考察了在不同射流速度下液滴在流场中的形变破碎过程。结果表明,液滴在进入射流场后会发生3个尺度的形变过程,随后会发生从生成子液滴数为两个至多个不等的二元破碎至多元破碎现象;液滴一次破碎位置随流场剪切力而变化,主体破碎区域为射流场的中间部分;液滴在射流场中生成的子液滴数量会随入射流量、入射位置和母液滴粒径的改变发生变化。     

微细喷雾时喷雾气流中液滴和空气速度比的研究

在喷雾冷却时喷雾流中液滴和空气流的速度比是支配喷雾冷却特性的一个重要参数。在简单而在普适性的物理模型的基础上，通过数值计算方法探讨了液滴－空气速度比和喷雾条件之间的相互关系，给出了微细喷雾条件下液滴－空气速度比的大致范围腹出冲击速率比可近似等于１的结论。     

高温高速气流冲击下气流挡板的换热性能研究

在高温高速气流喷口后方设置倾斜气流挡板,使气流沿着挡板角度射入周围环境,达到减少对周围相关人员和设备的影响.同时为满足对挡板的使用要求,降低挡板表面的温度,对其换热过程进行分析,发现挡板表面空气层在换热中为主要影响因素.涂层表面粗糙度和挡板顶部边缘的锐角都会对边界层产生扰动,进而影响换热.采用FLUENT软件对挡板阻挡高温高速气流在不同工况条件下的影响因素及其耦合特性进行数值模拟仿真研究,结果显示,适当的涂层表面粗糙度,使传入挡板的热量减少3%~7%;挡板边缘倒圆角后,顶部温度下降10%.     

高压匀质过程中油相液滴破碎的数值模拟

利用CFD(computational fluid dynamic)技术和PBM(population balance model)模型对高压匀质过程中油相液滴破碎的行为进行了数值模拟。得到了乳剂中油相液滴粒径大小随压力和湍流动能变化的关系,总结了粗略估计多次匀质之后液滴粒径的经验公式,并用实验对模拟结果进行了验证。结果表明,PBM模拟得到的液滴粒径随匀质压力变化的趋势与实验结果相一致,增大匀质压力获得的乳剂液滴粒径更小。     

微型方直管中液滴的流动与变形

讨论了二相流体在微型管中的流动问题、边界条件与表面浸润现象,给出了微型管中二相流体的输运方程.针对方形微型管道,利用有限差分法给出了输运方程的数值求解方法.模拟了方形直管中单个和多个液滴的流动与变形过程,通过数值模拟结果发现,量纲为一的参数Pe和Ca对液滴的变形有很大影响,随着Pe的增大,液滴的变形急剧增大,当毛细数在0.35~0.50之间时,液滴尾部的曲率逐渐减小,由正值开始变成负值,形成一个凹陷.     

单液氮液滴在气流中的蒸发运动特性研究

为了研究低温风洞中液氮喷雾降温蒸发特性,从而从微观上把握整个喷雾过程,以经典蒸发模型为基础,建立了适用于高速气流下的单液滴蒸发模型,计算了高速气流下单个液氮液滴的蒸发过程,得到其蒸发过程中液滴直径、速度、蒸发速率等参数的变化规律,并比较了环境温度、环境压力、气流速度等不同因素对各参数的影响。结果表明:环境温度对液滴蒸发速率影响较大,在100~300K环境温度下,每升高100K,2m的距离内液滴相对蒸发量大约增加18%,而对液滴运动速度则基本没有影响;气流速度越大,对流换热越强,液滴等时间蒸发速率越大,但由于蒸发距离一定,高速气流情况下的实际蒸发量减少,在上述条件下,10~30m/s的速度范围内,相对蒸发量在5%~6%;大粒径液滴具有大的绝对蒸发量,而小粒径液滴的相对蒸发量则较大;随着环境压力的增大,蒸发速率会随之增加。     

多级雾化过程中液滴破碎和粉末微观结构的形成

根据液体金属、气体、旋转装置和冷却液之间的相互作用规律，对多级雾化装置中金属液滴的破碎过程和粉末颗粒形状形成机理进行了分析；结合粉末颗粒的显微结构，从理论上分析了高冷速和大过冷情况下金属液滴的凝固过程。结果表明，该装置适宜于制备非晶、准晶、微晶等微细金属粉末。     

高压电场作用下油中液滴变形与极化

常采用圆球模型研究高压电场作用下油中液滴的极化特性,对于变形液滴的极化特性研究报道较少;针对变形液滴,建立椭球液滴模型,运用椭球坐标系得到电场中长球形液滴内部电场分布,进而研究液滴变形对其极化特性的影响;通过算例计算分析,表明液滴大变形对极化影响较大,椭球模型在研究电场破乳动力学方面优于圆球模型。     

新型气流筛分机的实验研究

为了得到新型气流筛分机的性能参数，通过实验的方法，对新型气流筛分机的筛分效率进行了评价，探讨了设置导流器对不同类型物料分级效率的影响。结果表明，该筛分机对处理粒度为49μm（300目）-84μm（180目）的面粉和滑石粉具有较高的分级效率。     

铜表面液滴冻结的实验研究

为了研究液滴冻结过程中液滴内部固-液相界面的动态变化特性以及液滴形变的变化规律,基于液滴冻结可视化实验平台,对冷铜表面液滴冻结过程进行了可视化实验研究,分析了不同冷表面预设温度下液滴过冷度和液滴冻结时间的变化规律以及液滴体积对液滴冻结时间的影响。实验结果表明:在液滴冻结过程中,液滴内部固-液相界面呈现出凹界面特性;在表面张力和固-液相界面的凹面特性的共同作用下,液滴完全冻结后会在其顶部形成明显的乳状凸起;液滴冻结前期固-液相界面的推移速度较快,冻结速度较快,随着时间的推移,固-液相界面的推移速度逐渐减小,致使冻结速度减小;随着冷表面温度的降低,液滴冻结所需要的过冷度不断增加。研究发现了临界过冷度的存在,约为-12℃,适当增加液滴的临界过冷度可延缓其冻结过程。液滴冻结时间主要取决于液滴过冷时间,液滴过冷时间受冷表面温度的影响较大;液滴体积对液滴过冷时间的影响并不是单调的。     

安全气囊织物气流充胀变形的研究

对气囊织物承受0～50 kPa的气流充胀过程进行了有限元模拟.得到了其充胀后的变形曲线及其薄膜应力分布,并通过实测中心挠度验证了数值模拟的有效性.研究表明.气囊织物受气流充胀后近似球形.中心处的薄膜应力最大,固定边界处的薄膜应力最小,且薄膜应力随气体压力的增大呈非线性增加;织物中心处径向薄膜应力与切向薄膜应力近似相等,固定边界处两者的差值最大,且切向薄膜应力减小为零.     

破碎断层变形破坏过程的试验研究

范各庄矿F0断层是一条走向贯穿整个井田的破碎断层,极大地影响了该矿采区布置及矿井深部开拓,对矿井的安全生产具有重大威胁。为了研究F0断层在采动影响下的变形破坏过程,采用电镜、薄片及蠕变力学试验方法分别对断层物质的原样和3种含水量、5组样品的复制样进行了分析研究。试验表明:围压效应、结构效应、含水量效应均对断层物质的性质产生巨大影响;断层物质具有明显的流动变形特征;结构面的存在、承压水的作用以及围压的改变极大地影响着断层物质的性质。试验研究结果对于分析断裂滞后突水具有重要意义。     

侧吹气流流动特性实验研究

通过搭建侧吹模型实验装置,对侧吹气流流动特性进行实验研究。利用高速摄影仪记录气体侧吹流动过程,并运用MATLAB图像处理方法对实验所得气流流动特性参数等实现自动批量处理。研究结果表明:气泡脱离频率与修正弗劳德数Fr’呈非线性减小关系,与液体黏度υ呈非线性增加关系;量纲一气体穿透深度H/D随修正弗劳德数Fr’呈非线性增加趋势,而与喷管直径D、液体黏度υ呈非线性减小趋势。     

剪切或拉伸流场中液滴的变形和破裂准则

论述了剪切或拉伸流场中描述液滴形变的两个典型变量即变形度和取向角;介绍了影响液滴形变的粘度比、毛细管数、雷诺数、韦伯数、Peclet number和Elasticity number等无量纲参数以及液滴形变的：表面形状函数;总结了液滴的破裂准则。     

液滴撞击固体表面过程的实验研究

对液滴撞击固体表面的过程进行实验研究,考察液滴的物性和操作条件对撞击过程的影响,结果表明：随着液滴黏度的增加、或表面张力系数的增大、或撞击速度的减小,液滴的铺展直径、铺展速度和铺展面积均减小;液滴的能量在黏性中的耗散主要发生在撞击的初始阶段,随着液滴黏度的增加、或表面张力系数的减小、或撞击速度的增大,黏性耗散的速率均增加。本文得到的关于液滴雷诺数和韦伯数的关联式可用于预测液滴的最大铺展直径和最大铺展面积。     

重力场中液滴特征的研究

本文认为在重力场中运动速度不很快的液滴具有与静止液滴相同的形状，研究表明这种液滴同样满足皂泡方程，且其上部和下部的体积相等，通过对表面方程的讨论，找到了表面曲率半径与滴重，表面张力等之间关系。     

旋流场内液滴破碎与临界入口雷诺数的确定

通过对液滴所受剪切应力的分析,发现临界入口雷诺数与旋流器的结构尺寸D、Di及物性参数(包括液滴的表面张力、介质的粘度和密度)等有关.推导出液滴破碎的临界入口雷诺数的计算公式,为液液旋流器在工程实践中的高效操作提供了理论依据.     

旋流场内液滴破碎与临界人口雷诺数的确定

通过对液滴所受剪切应力的分析，发现临界入口雷诺数与旋流器的结构尺寸D、D，及物性参数(包括液滴的表面张力、介质的粘度和密度)等有关．推导出液滴破碎的临界入口雷诺数的计算公式，为液液旋流器在工程实践中的高效操作提供了理论依据．     

加宽高速路基变形控制技术研究

通过加宽路基新技术的现场实测试验,研究了加宽高速路加宽填土施工过程及工后一段时间,原有及加宽路基、地基的变形发展规律,实验表明,原有路基的水平位移先负后正;地基的变形与加宽路基的地基处理方式有关.结论得到了工程实测数据的验证.     

均匀平行气流中附壁射流弯曲变形分析

本文提出平行气流中附壁射流弯曲变形的简化计算模型。这个模型除考虑附壁射流弯曲变形外,还计及了低压涡流区的控制压力流量。文中给出一系列适用工程的简捷计算公式,并作了实例计算。