液滴撞击高温钢板表面实验研究

摘要

液滴撞击现象属于典型的自由表面流动现象,广泛存在于冶金、化工和喷涂等领域,由于液滴属性和撞击表面状态的不同撞击现象存在很大差异。现实状况中液滴撞击非常复杂,通过简化现实状况各种复杂影响,单液滴研究是揭示固液传热传质机理及液滴流体流动特性的重要方法。高速摄像技术被广泛应用于液滴撞击现象研究中,分析液滴撞击过程形态变化对解释现实现象、改进生产工艺有积极意义。
　　本实验应用高速成像及图像处理技术对单液滴撞击高温钢板表面进行了实验研究。根据瑞丽理论设计压电式共振腔均匀液滴发生器,产生不同粒径不同速度的液滴,采用油膜法统计液滴粒径分布,并对液滴速度进行压力标定。液滴工质为去离子水。撞击表面为2520不锈钢板,温度从23℃至900℃。图像经IPP软件图像处理对液滴撞击形态变化进行定性定量分析。本文主要探究液滴速度、液滴直径、钢板温度对液滴撞击的影响,并得出经验公式。
　　实验结果表明:当钢板温度高于300℃左右时,液滴撞击开始完全反弹,进产生leidenfrost现象。最大铺展因子随着We的增大而增大,液滴撞击400℃钢板当韦伯数We=39.3时会发生崩裂现象,处于收缩反弹和快速飞溅的临界状态。We对于液滴铺展时间影响较小,对收缩反弹运动状态影响较大,同韦伯数下液滴速度对最大铺展因子的影响大于液滴直径。当温度高于leidenfrost温度时,液滴撞击会出现小液滴飞溅现象,另外由于固液接触间气膜的生成,钢板过热度对液滴的最大铺展因子影响较小。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

引言

1 文献综述

1.1 液滴撞击研究现状

1.2液滴撞击固体表面的理论依据

1.3 本文的研究目的及意义

1.4 本文的主要工作

2 实验设计及实验过程

2.1 实验台设计

2.2实验操作过程

2.3 实验方案

3 液滴调节以及粒径统计

3.1液滴粒径统计

3.2液滴速度统计

3.3液滴平均粒径计算

3.4液滴物性参数

3.5小结

4 实验结果及分析

4.1 液滴撞击的Leidenfrost现象

4.2 We对铺展因子β的影响

4.3钢板过热度对最大铺展因子的影响

4.4 小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢