毛细管静电雾化模式与力学过程分析.pdf

２０１７年１１月 第３８卷　第６期 Ｎｏｖ．２０１７ Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．６ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７７７５．２０１７．０６．００７ 毛细管静电雾化模式与力学过程分析 １ １ １ １ ２ 夏　磊 ，王贞涛 ，王晓英 ，詹水清 ，董庆铭 （１．江苏大学 能源与动力工程学院，江苏 镇江２１２０１３；２．国立庆尚大学 机械与航空学院，韩国庆尚南道 晋州，６６０７０１） 摘要：采用带有显微变焦镜头的高速摄像技术对无水乙醇在不锈钢单毛细管产生的静电雾化现象 进行了可视化研究．基于毛细管末端形成的弯月面、微射流或雾滴分散形态，获得了无水乙醇的静 电雾化模式及其转变过程，典型的雾化模式有滴状、微滴、纺锤、摆动射流、旋转射流、锥射流及多股 射流等．通过分析不同雾化模式下微射流与雾滴的受力，探讨了微射流和雾滴的运动形态与雾化模 式及受力之间的关系．试验结果表明：毛细管静电雾化模式与电压紧密相关，随着电压的增加，雾化 模式逐渐从滴状、纺锤模式过渡为射流及多股射流模式，呈现较为有序的过渡；在不同的雾化模式 下，微射流或雾滴受到的重力、电场力、阻力、表面张力及介质电泳力和变形力对微射流形态或雾滴 运动轨迹有着不同程度的影响；在较低的电场强度下产生静电雾化过程中，电场力作用较小，重力 占主导地位，雾滴在表面张力的作用下呈现球形或椭圆形；在较高的电场强度下产生的静电雾化过 程，电场力占主导地位，雾化模式在不同性质电场力的作用下呈现出多样性． 关键词：毛细管；静电雾化；雾化模式；受力分析；运动形态 中图分类号：ＴＫ０１８　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１６７１－７７７５（２０１７）０６－０６５８－０７ 引文格式：夏　磊，王贞涛，王晓英，等．毛细管静电雾化模式与力学过程分析［Ｊ］．江苏大学学报（自然科学版），２０１７，３８（６）： ６５８－６６４． Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙｉｎｇｍｏｄｅｓｆｒｏｍｃａｐｉｌｌａｒｙａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ １ １ １ １ ２ ＸＩＡＬｅｉ，ＷＡＮＧＺｈｅｎｔａｏ，ＷＡＮＧＸｉａｏｙｉｎｇ，ＺＨＡＮＳｈｕｉｑｉｎｇ，ＤＯＮＧＱｉｎｇｍｉｎｇ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｅｒｏ ｓｐａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｙｅｏｎｇｓａｎｇＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｊｕｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｎａｍ６６０７０１，Ｋｏｒｅａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｈｉｇｈｓｐｅｅｄｃａｍｅｒａｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙｉｎｇｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆ ａｎｈｙｄｒｏｕｓｅｔｈａｎｏｌｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｉｎｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｓｉｎｇｌｅｃａｐｉｌｌａｒｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｕｔｌｅｔｏｆｃａｐｉｌｌａｒｙ ｍｅｎｉｓｃｕｓａｎｄｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｊｅｔｏｒｄｒｏｐｌｅｔｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙｉｎｇｍｏｄｅｓｏｆａｎｈｙｄｒｏｕｓ ａｌｃｏｈｏｌａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｓｐｒａｙｉｎｇｍｏｄｅｓｉｎｃｌｕｄｅｄｒｉｐｐｉｎｇ， ｍｉｃｒｏｄｒｉｐｐｉｎｇ，ｓｐｉｎｄｌｅ，ｍｕｌｔｉｓｐｉｎｄｌｅ，ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｊｅｔ，ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎｊｅｔ，ｃｏｎｅｊｅｔａｎｄｍｕｌｔｉｊｅｔｍｏｄｅｓ． Ｔｈｅｆｏｒｃｅｓａｃｔｉｎｇｏｎｍｉｃｒｏ