液体性质对气泡雾化液滴不稳定性的影响-东南大学学报.pdf

第４２卷第２期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４２ Ｎｏ．２ 　 ２０１２年３月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｍａｒ．２０１２ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１２．０２．０２０ 液体性质对气泡雾化液滴不稳定性的影响 刘　猛　段钰锋　张铁男　李华峰 （东南大学能源与环境学院，南京２１００９６） 摘要：为了改善气泡喷嘴雾化性能，利用基于液滴统计学的理想雾化理论模型研究了液体性质 对气泡雾化液滴不稳定性的影响．同时，采用高速摄影技术分析了气泡喷嘴内部气液两相流动及 喷口雾化状况，探究了雾化液滴产生不稳定现象的根本原因．实验结果表明，气泡喷嘴雾化本身 具有不稳定性，且雾化下游场中不同粒径的液滴均表现出不稳定性．当喷嘴内部气液两相处于气 泡流时，喷口处单个气泡的破裂可导致雾化下游场中液滴不稳定；当气液两相处于过渡流时，单 个气泡、液体以及较长气柱交替流经喷口会造成气泡雾化液滴不稳定；当气液两相处于环状流 时，液桥现象的存在致使雾化下游场液滴不稳定．增加牛顿流体的黏度或者降低非牛顿流体剪切 变稀的强度能够有效降低雾化液滴的不稳定性． 关键词：气泡雾化；理想雾化；稳定性；非牛顿流体；气液两相流 中图分类号：Ｏ３５９．１　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１２）０２０２９５０６ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌｉｑｕｉｄｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｎｕｎｓｔｅａｄｉｎｅｓｓｏｆｄｒｏｐｌｅｔ ｉｎｅｆｆｅｒｖｅｓｃｅｎｔｓｐｒａｙｓ ＬｉｕＭｅｎｇ　ＤｕａｎＹｕｆｅｎｇ　ＺｈａｎｇＴｉｅｎａｎ　ＬｉＨｕａｆｅｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｎｅｆｆｅｒｖｅｓｃｅｎｔａｔｏｍｉｚｅｒ，ｔｈｅｉｎｆｌｕ ｅｎｃｅｏｆｆｌｕｉｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｎｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｉｎｅｓｓｏｆｄｒｏｐｌｅｔｓｉｎｅｆｆｅｒｖｅｓｃｅｎｔｓｐｒａｙｓｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙ ｕｓｉｎｇｔｈｅｉｄｅａｌｓｐｒａｙｔｈｅｏｒｙｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｒｏｐｌｅｔｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ．Ｇａｓｌｉｑｕｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎ ｉｎｎｏｚｚｌｅａｎｄｔｈｅａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎｎｅａｒｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｒｉｆｉｃｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ ｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｒｏｏｔｃａｕｓｅｏｆｄｒｏｐｌｅｔｓｕｎｓｔｅａｄｉｎｅｓｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｒｖｅｓ ｃｅｎｔａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎｉｓａｎｉｎｈｅｒｅｎｔｌｙｕｎｓｔｅａｄｙｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｄｒｏｐｌｅｔｓｗｉｔｈａｌｌｓｉｚｅｓｉｎｔｈｅｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｏｆ ｅｆｆｅｒｖｅｓｃｅｎｔｓｐｒａｙｓｅｘｈｉｂｉｔｕｎｓｔｅａｄｙｂｅｈａｖｉｏｒ．Ｗｈｅｎｔｈｅｇａｓｌｉｑｕｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｉｎｎｏｚｚｌｅｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏｔｈｅｂｕｂｂｌｅｆｌｏｗ，ｔｈｅｒａｐｉｄｌｙｅｘｐａｎｄｉｎｇｂｕｂｂｌｅｓｃａｎｉｎｄｕｃｅｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｉｎｅｓｓｏｆｔｈｅｄｒｏｐｌｅｔｓ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅｇａｓｌｉｑｕｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｂｅｌｏｎｇｓｔｏｔｈｅｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｆｌｏｗ，ｔｈｅａｌｔｅｒｎａｔｅｆｌｏｗｏｆａｓｉｎｇｌｅｂｕｂｂｌｅ， ｌｉｑｕｉｄａｎｄａｌｏｎｇｇａｓｃｏｌｕｍｎｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｊｅｔｃａｎｌｅａｄｔｏｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｉｎｅｓｓｏｆｔｈｅｄｒｏｐｌｅｔｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，