内外环轴向/旋转复合气流对环状液膜稳定性的影响

摘要

对于环状液膜射流碎裂机理的研究有助于理解其他多种射流碎裂现象的本质，从而实现对于环状液膜射流碎裂的有效控制。考虑到环状液膜射流的碎裂现象在内燃机、办公设备、农业灌溉、化工和制药过程等多个领域都有着极其广泛的应用，对这一问题的研究具有广泛的应用背景。
　　本文运用线性稳定性理论在时间模式下分别对粘性环状液膜进入无粘性不可压缩复合气流中的碎裂过程、粘性环状液膜进入无粘性可压缩?向气流中的碎裂过程、粘性环状液膜进入无粘性可压缩?、z向气流中的碎裂过程进行了理论推导。本文主要对粘性环状液膜进入无粘性不可压缩复合气流中的碎裂过程进行稳定性分析，首先理论上推导出环状液膜射流的近反对称、近正对称、反对称、正对称波形的色散关系式，然后定义两种涡流旋转强度并将其带入色散关系式，再根据色散关系式推导出稳定极限，最后进行线性稳定性分析。
　　可以看出：粘性环状射流碎裂过程色散关系式和稳定极限与量纲一参数：气液流速比Ujz、刚性涡流旋转强度?j、势涡流旋转强度?j、气液密度比?、液流韦伯数lWe、液流雷诺数lRe等相关。经过数值计算可知，在刚性涡流模式下，对环膜碎裂影响起主导作用的是近反对称波形；在势涡流模式下，近反对称波形和近正对称波形对环膜碎裂影响区别不大。因此，如果旋转气流为势涡流，那么环膜的碎裂就与波形没有太大的关系了。在刚性涡流模式下，增强内环涡流旋转强度、或者减弱外环涡流旋转强度都将促使环膜碎裂；在势涡流模式下，增强内外环涡流旋转强度都将促使环膜碎裂。在复合气流中，气液流速比增大，刚性涡流气液密度比减小、势涡流气液密度比增大，较小液流韦伯数减小、较大液流韦伯数增大，液流雷诺数的增大，均会促使环膜碎裂。
　　进一步，对粘性环状液膜进入无粘性可压缩θ向旋转气流中、粘性环状液膜进入无粘性可压缩θ-z向复合气流中两种情况的色散准则关系式和稳定极限进行了推导。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 引 言

1.2 环状液膜射流碎裂理论研究现状

1.3 论文的主要工作

第2章 环状液膜进入无粘性不可压缩?-Z向气流中的气相推导

2.1 环状液膜物理模型的建立

2.2 液相推导

2.3 气相推导

2.4气相微分方程的建立和解

2.5 色散准则关系式

2.6 色散关系式的比较

2.7 稳定极限

第3章 环状液膜进入无粘性不可压缩??z向气流中的线性稳定性分析

3.1 轴向气流对环状液膜稳定性的影响

3.2 旋转气流对环状液膜稳定性的影响

3.3 复合气流对环状液膜稳定性的影响

第4章 环状液膜进入无粘性可压缩?向气流中的气相推导

4.1 环状液膜物理模型的建立

4.2 液相推导

4.3 气相推导

4.4 气相微分方程

4.5 色散准则关系式

4.6 稳定极限

第5章 环状液膜进入无粘性可压缩??z向气流中的气相推导

5.1 环状液膜物理模型的建立

5.2 液相推导

5.3气相推导

5.4 气相微分方程

5.5 色散准则关系式

5.6 稳定极限

第6章 全文工作总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢