静电雾化电流体力学研究

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根据国内外在电流体动力学领域的研究现状,该文对电流体动力学,特别是对电雾化进行了研究.该文通过实验、理论分析和数值模拟的方法研究了以下方面的内容:1.自行研制了一套单轴电雾化实验设备,其中包括金属毛细管——平板电极电雾化装置、毛细管微流量测量装置、微流量注射泵等.从实验结果和相应的标定结果看,该文所采用的设计绝大部分都取得了很好的结果,达到了预期的目的.2.由于电介质液体的物理性质对电雾化研究十分重要性,该文利用现有的仪器测定了流体粘性、表面张力及两种不相溶液体之间的界面张力、液体电导率;并通过称重法测量了溶液密度.3.在自行研制的设备上,我们研究了乙醇的单轴电雾化现象,观察到了多种电雾化喷洒模式,并测量了其各自分布范围.4.该文验证了用PIV(粒子成像速度仪)测量电雾化速度场的可能性,并成功地用PIV对单轴电雾化雾滴速度场进行了测量和分析.其结果与前人测量的结果大致相似,即液滴在下落过程中作减速运动.但是,我们也观察到了在高工作电压时相反的运动趋势.其中的原因可以归结为,在带电液滴下落过程中,液滴受到的电场力大于空气阻力.5.根据雾化液滴带有大量表面电荷的特点,该文在现有单轴电雾化设备上引入附加电场,以达到控制雾滴运动轨迹的目的.利用PIV研究了附加电场对液滴速度的影响,并在此基础上,分析得出了液滴的平均直径和平均带电量.6.开展了同轴射流电雾化的研究.我们自行设计了同轴射流电雾化实验设备,并在此设备上进行了以外管流体作为"驱动流体"的同轴电雾化实验研究.首次发现了同轴射电雾化的各种喷洒模式,相关物性的影响以及主导因素.结合实验结果,该文提出以外管流体作为"驱动流体"的同轴射流电雾化的物理模型,并给出了其稳定喷洒的初步"判据".这部分工作还有待进一步完善.7.该文通过数值模拟方法,研究了圆形管道内的电流体动力学离子拖曳现象.采用PISO计算格式,将电流体动力学数值分析拓展到了轴对称情况.同时,通过对离子拖曳现象启动过程的分析,描述了离子拖曳现象的机理.通过比较发现,应用数值模拟方法,可以使我们理加全面、细致的对电流体拖曳现象进行研究和分析.
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