国内外研究动态

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1、国内外研究动态液体的雾化，是大容积的液体在气体环境中变成液雾或者其他小雾滴的物理过程，其口的是增加液体的比表面积。在液体木身的动能、气体环境屮的高速气流或者旋转、振动等外部机械设备作用下，通过将液体破碎成雾滴、射流或者液膜来最终实现雾化。在雾化过程中，能量的耗散主耍由流动液体的应变能（变形所做的功）、形成相间表而（雾滴）时克服表而张力和粘滞力所做的功以及传给雾滴的动能和克服流体阻力所做的功等方面决定。国外学者早在19世纪下半叶就已经开始对液体的雾化机理进行研究，到现在已经得到了几种不同的重要理论。液体的雾化可以使用各种型式的雾化器來实现，但是雾化的过程大体相同，从基木过程上大致可以分为两

2、种类型：射流破碎、薄膜破碎。射流破碎方面：较早研究液体射流破碎并作出一定贡献的是Rayleigh⑶，他在1878年发表了非粘性液束在层流状态下散裂的数学表达式，最早提出了射流不稳定理论。他指出：当扰动波长大于液柱周长时，扰动就会加剧，从而使液柱不稳定；当扰动波氏入=4.51d（为液柱直径）时，其增长速度最快，此时破碎后的雾滴直径d=1.89d。。1904年Lenard⑷最先对大雾滴在静止空气中做口由落体运动和小雾滴随水蒸气一起运动时的情况进行了考察。1931年Weber151在Rayleigh研究的基础上，把液体的粘性、表面张力、密度等因素考虑在内，从而发展了瑞利的理论，并导出了形成粘性

3、射流最大不稳定性的比值。他认为：如果初始扰动的波长小于入曲，则表面张力将抵消扰动；反之，则表面张力将促进扰动，从而最终导致射流破碎。并且当波长为才时，雾滴最容易形成。曲上述可见，到了本世纪三十年代，人们对液束散裂的研究已发展到了可将空气阻力对液束的影响加以考虑的水平。在这期间，对雾化机理贡献较大，值得一提的另外一名科学家是奥内佐格他在1936与1937年发表了两篇文章，报导了其研究成果。他得出的液束的稳定性是雷诺准数的函数这一推论的基础上，成功地列出了液朿的稳定性与雷诺数的关系式。他将液束的分散倾向用液体的粘度、密度、表面张力、液束尺寸等表示。奥内佐格的研究表明，在没冇周围空气影响的情况

4、下，射流破碎后的液滴尺寸主要取决于喷II直径，液体的密度、表面张力和粘性力，并冃，依此整理出了无因次准数Z来进行描述。薄膜破碎方面：薄膜破碎有轮缘形破碎、穿孔形破碎、波动形破碎三种方式，薄膜破碎后形成的液滴的平均尺寸及尺寸分布与破碎的方式密切相关。1947年Hinz』〕给出液滴三种最基本的变形方式：双凸透镜状变形，雪茄状变形、凸起状变形。对液膜波动情况研究比较早的是Squire⑼他通过对液膜波动情况的分析研究,在1953年提出了液膜的稳定性理论。对液膜破碎机理研究较细致的是Hageny〔i°】。1955年他对液膜上存在的对称与非对称波动挤况进行了分析研究,得出结论：非对称波动的成长速度较

5、对称波动的成t速度快，因此，液膜的分裂是由非对称波引起的1962年Dombrouski[山对扇状广阔的液膜的分裂过程进行了研究.他在密度不同的空气中用扇形喷咀对水进行了喷雾实验并实测了液滴的粒径，通过对实验数据的整理得出了相应的关联式用以预测雾滴的直径。H本的上山惟一〔⑵对圆盘状液膜的稳定性及其散裂间题进行了研究••其研究结果表明，液膜上波动的波长、频率与环境中气流流动的速度，液膜的表面张力及其粘度、气液密度等有一定的关系并且指出液膜的散裂过程也就是波动振幅的增加、波峰处液体体积积累而波谷处液体体积减少，最后导致散裂的过程。我国在喷雾雾化机理及特性方面的研究起步较晚，随着现代技术尤其是监

6、测技术的发展，国内学者在雾化机理及特性的研究上也取得了不小的成果。我国的栾文琦Ml在1990年对旋涡式压力喷咀的雾化机理进行了深入细致的研究。建立了压力喷雾分裂模型，其研究表明压力喷咀所产生的液滴是在波的作用下形成的。1997年,汪海淸等人冋针对他们Z前提出的燃汕二次霧化机理的假设，乂做了燃汕二次雾化喷射模型的研究。2000年，蔡庆军等人I⑸针对液体从首次破碎到二次破碎这个阶段进行了研究，研究结果显示:首次破碎后的液体块，首先变形,呈现为树枝状，然后进-•步变长变细，最后断裂破碎为小液滴。2003年,杜青、丁宁等人[⑹在加热条件卜•，釆用数值模拟的方法，对泰勒模式下的液膜射流破碎进行了研

7、究。结果显示:当物理条件不同时，液膜射流破碎时会表现出不同的模式特征,这些不同的模式特征均由对称反对称模式分别控制或共同控制。2004年,针对预混式的气力喷雾系统，张瑞洪等人[⑺研究了气、液混合两相流的流场，考虑到目而在气力雾化的技术中，存在一辟缺陷，如能耗大、气液比高等，他们从流体力学理论出发，对混流器建立了流动理论模型。2008年，针对液滴的二次破碎过程及机理，成晓北，翰洪玲等人阳在高压喷射吋进行了研究。研究结果表明，液滴在高速