沖擊氣泡形成機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、液滴撞擊在液體表面會(huì)產(chǎn)生一系列復(fù)雜而奇妙的飛濺現(xiàn)象。這些現(xiàn)象廣泛存在于機(jī)械、化工、冶金等工業(yè)領(lǐng)域以及與生態(tài)學(xué)、地球科學(xué)等密切相關(guān)的自然科學(xué)之中。其撞擊過(guò)程復(fù)雜而多變，呈現(xiàn)非線性變化。眾多的流動(dòng)參數(shù)使得撞擊過(guò)程處理起來(lái)非常困難，因此成為流體動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域廣泛關(guān)注的問(wèn)題。
　　流體中的微氣泡和溶解氣體不僅會(huì)導(dǎo)致流體介質(zhì)本身產(chǎn)生變質(zhì)，如潤(rùn)滑油性能惡化;而且還會(huì)對(duì)流體運(yùn)輸和傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生許多危害，如傳動(dòng)部件損傷、加劇振動(dòng)、噪聲和溫升以及能耗增加

2、。而液體沖擊正是氣體進(jìn)入流體系統(tǒng)的一種重要形式。
　　在這篇論文中，對(duì)液滴沖擊約束液體表面產(chǎn)生的飛濺現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。主要運(yùn)用了兩項(xiàng)技術(shù):高速攝像技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)。首先，通過(guò)高速攝像機(jī)拍攝液滴撞擊液面的整個(gè)過(guò)程;然后，利用數(shù)字圖像處理軟件對(duì)撞擊過(guò)程進(jìn)行定性和定量分析。定性分析方面:通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)了大量新的沖擊現(xiàn)象，包括:二次空腔、二次射流、反射氣泡和周期變化的大氣泡以及在較低速度就能獲得的冠狀氣泡。在此基礎(chǔ)

3、上，將這些新發(fā)現(xiàn)的沖擊現(xiàn)象和已經(jīng)存在的現(xiàn)象結(jié)合在一起，給出一幅描述液滴撞擊約束液面的沖擊形態(tài)圖。經(jīng)過(guò)分析，將這些沖擊現(xiàn)象分類為五種不同的沖擊形態(tài)，它們是:反彈&微氣泡形態(tài)、融合&渦流環(huán)形態(tài)、大氣泡周期變化&液滴飛濺形態(tài)、皇冠飛濺&慢速射流形態(tài)和冠狀氣泡形態(tài)。定量分析方面:通過(guò)數(shù)字圖像處理獲得液滴直徑和速度等特征參數(shù)，給出三張描述五種沖擊形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變的界限值的關(guān)系圖。
　　最后，對(duì)液滴沖擊約束液面過(guò)程中氣泡的形成機(jī)理和等效直徑進(jìn)行了