液-液兩相介質(zhì)中液滴在瞬時(shí)來(lái)流作用的演變過(guò)程研究.pdf

1、液滴變形破碎的過(guò)程是油水界面受擾動(dòng)失穩(wěn)演變的過(guò)程，研究液滴的破碎對(duì)研究油滴的形成過(guò)程有很重要意義。此外，液滴的破碎過(guò)程也廣泛存在于化工、環(huán)保等領(lǐng)域，如液液萃取、多相反應(yīng)、懸浮聚合及乳狀液的制備等化工過(guò)程，這些過(guò)程的過(guò)程速率取決于二相間的相際面積，研究液滴破碎對(duì)于增加相機(jī)面積加快反應(yīng)速率、提高效率無(wú)疑具有促進(jìn)作用。
　　 本文較系統(tǒng)研究了液-液兩相體系在瞬時(shí)來(lái)流作用的變形破碎的演變現(xiàn)象，在實(shí)驗(yàn)中得到了五種演變模式，重點(diǎn)研究了這幾種

2、模式演變的內(nèi)在機(jī)制及影響因素，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果的比較，主要內(nèi)容如下：
　　 1、實(shí)驗(yàn)研究中，自行研制了一種用于研究沖擊作用下，液-液兩相體系中液滴變形及其破碎現(xiàn)象的墜落實(shí)驗(yàn)裝置，并通過(guò)在油為連續(xù)相環(huán)境中生成球形液滴，對(duì)液滴在沖擊作用下的演變過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究；數(shù)值計(jì)算方面，在數(shù)值求解兩相混合的質(zhì)量和動(dòng)量守恒方程基礎(chǔ)上、運(yùn)用VOF(volume of fluid）模型求解每個(gè)網(wǎng)格單元的體積分?jǐn)?shù)離散方程、然后用界面重構(gòu)技術(shù)

3、追蹤液滴與環(huán)境流體界面，從而模擬了液滴整個(gè)演變過(guò)程。
　　 2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，墜落實(shí)驗(yàn)裝置在液-液兩相介質(zhì)中液滴變形破碎機(jī)理問(wèn)題研究中展示出其特有的優(yōu)勢(shì)和潛力; 通過(guò)高速攝影所記錄的液滴演變過(guò)程，總結(jié)出本實(shí)驗(yàn)條件下四種較為典型的演變模式，根據(jù)其演變特征分別稱之為振蕩、袋狀、帽狀、竹節(jié)狀和蘑菇狀模式. 這些模式所伴隨的變形、破碎等過(guò)程具有不同的特點(diǎn)，其中有些模式在已有的公開(kāi)文獻(xiàn)中尚未見(jiàn)到相關(guān)報(bào)道通過(guò)；同時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行了合理的推

4、測(cè)解析其演變機(jī)理。數(shù)值計(jì)算結(jié)果雖然在后期破碎過(guò)程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有所區(qū)別，但也反映出這幾種模式的演變特點(diǎn)；根據(jù)數(shù)值得到的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，分析了實(shí)驗(yàn)推理的液滴演變機(jī)理的合理性，而且進(jìn)一步深化了液滴演變機(jī)理解釋3、實(shí)驗(yàn)中針對(duì)幾個(gè)重要參數(shù)，如沖擊強(qiáng)度、液滴直徑、相界面張力、液滴及外環(huán)境油相密度等開(kāi)展了一定的研究.分析了沖擊強(qiáng)度、液滴直徑、相界面張力、液滴及外環(huán)境油相密度五個(gè)參數(shù)對(duì)液滴演變的影響. 同時(shí)通過(guò)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果具體分析了這幾個(gè)物理參量主要影響作用