环状液膜碎裂过程理论研究

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1、分类号:TB0510710-2012122057硕士学位论文环状液膜碎裂过程理论研究周红瑞导师姓名职称曹建明教授申请学位级别硕士学科专业名称流体机械及工程论文提交日期2015年5月6日论文答辩日期2015年5月24日学位授予单位长安大学ThetheoreticalstudyontheannularliquidfilmbreakupADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhouHongruiSupervisor：Prof.CaoJianmingC

2、hang’anUniversity,Xi’an,China摘要本文主要是对环状液膜碎裂过程的理论研究，即对环状液膜射流碎裂的线性稳定性进行了分析。液体在一定的压力之下喷射进入一个环形截面的喷嘴气体介质中，这时会产生两个气液交界面。在气液交界面处的气体会对环状液膜产生扰动，当扰动加强到一定程度会导致液膜碎裂而产生一级雾化。将包含气液体粘度、密度、表面张力、气体速度等物理量和边界条件无量纲化，转化为包括韦伯数、雷诺数、欧拉数和马赫数等无量纲参数的准则方程式，再在无量纲化之后的控制方程组中把高阶小项进行线性化，得到线

3、性化的无量纲准则控制方程组。引入流函数，将流函数代入运动学和动力学边界条件，建立环状液膜微分方程以及求出相应的解，在此过程中用到了修正贝塞尔方程。最后经过推导得出了环状液膜射流表面波的无量纲色散关系式。根据已经推导出的色散关系式得出相应的稳定极限，表面波增长率是影响环状液r膜射流稳定性的一个特征因素。在已经推导得出的色散关系式中发现，表面波增长率随表面波波数k的变化关系是隐含给出的，不能直接求出解析解，故采用Muller数值迭代方法编制Fortran语言程序求出数值解。将对编制程序得到的数值解进行绘图，对环状

4、液膜射流的线性稳定性进行分析：近反对称波形的最大表面波增长率和支配波数k均先随着内环气液速度比的增大domdom而减小，当内环气液速度比大于等于1时，则随着内环气液速度比的增大而增大；高速气流内外环气液流速比对振幅比的影响为随着气液流速比的增大振幅比也不断地增大；当内外环气流速度相等时，表面波增长率随着气液密度比的增大而减小，内外环气流速度不等时，表面波增长率随着气液密度比的增大而增大；在内外环气流速度相等时表面波增长率随着韦伯数的增大而减小，而在内外环气流速度不等时，韦伯数小于等于10时，表面波增长率随着韦

5、伯数的增大而减小，韦伯数大于10时，表面波增长率随着韦伯数的增大而增大；当内外环气流速度比相等时，表面波增长率随着雷诺数的增大而增大。关键词：环状液膜射流，线性稳定性理论，色散关系式，近反对称波形，近正对称波形IAbstractThisarticleismainlytostudythetheoryoftheannularliquidmembraneruptureprocess.Analysisofthelinearstabilityoftheannularliquidjetmembranerupture.Und

6、ercertainpressuretheliquidintoanannularnozzleinthegasmedium.Thencanproducetwoboundarybetweengasandliquid.Thegasingas-liquidinterfacecanproducedisturbanceofannularliquidfilm.Whenthedisturbancetostrengthenenoughcanleadtoproducedatomizing.Containgasliquidviscos

7、ity,density,surfacetension,thedimensionlessparametersandboundaryconditions,suchasthechangeofgasflowvelocity,intoaincludingtheWebernumber,Reynoldsnumber,Eulernumber,MachnumberandFroudenumberanddimensionlessparametersonthebasisoftheequation.Afterindimensionles

8、sequationsinthecontrolofthehigherorderlinearizationevents.Getthedimensionlesscriteriagoverningequationslinearization.Introductionofstreamfunction.Theflowfunctiongenerationintothekinematicanddyna