激波與液滴、液柱及液幕相互作用的空氣動力學現(xiàn)象的實驗研究.pdf

1、激波與液體相互作用，誘導液體運動、變形、霧化，是一個典型的多相流體力學問題。對該問題的深入研究，在超音速雨滴侵蝕、內(nèi)燃機與燃氣輪機的設計開發(fā)、爆轟發(fā)動機中液體燃料燃燒的穩(wěn)定性等方面均有著重要的理論和現(xiàn)實意義。本文在水平激波管中對激波與液滴、液柱及液幕的相互作用進行了實驗研究。本文實驗是在一臺大型水平激波管中進行的。自行設計制作了可視化實驗段，實驗段安裝在激波管下游與真空室之間。激波是通過高壓室氮氣壓破不同厚度的鋁膜而獲得的。實驗中使用了

2、兩種厚度的鋁膜，獲得了相應的馬赫數(shù)為1.1及1.25的激波。實驗中采用自行設計的液滴、液柱及液幕試件，獲得了較為理想的實驗對象;進行了激波與不同尺寸液滴相互作用的實驗，激波與單、雙排液柱相互作用的實驗，激波與液幕相互作用的實驗。本文還對激波與液滴的相互作用進行了理論分析，并與實驗結果進行了比較。結合實驗條件，對激波管的管內(nèi)流動進行了數(shù)值計算。
　　 通過實驗研究和理論分析，本文得出以下結論:(1)激波與液滴、液柱相互作用之后，液

3、滴、液柱將加速運動，激波馬赫數(shù)越大，加速度越大;液滴、液柱初始尺寸越大，加速度越小。(2)激波作用之后，液滴會經(jīng)歷從壓縮變形到脫落霧化的過程，在整個變形過程中，液滴的橫向直徑先增大后減小，液滴的縱向直徑將先減小后增大。(3)液柱在與激波作用之后，同樣會經(jīng)歷從壓縮變形到脫落霧化的過程，并且在整個過程中，在迎風面上會產(chǎn)生尖釘和氣泡結構，液柱的縱向直徑將先緩慢減小然后急劇增大;本文首次定量測量了液柱在失穩(wěn)之后尖釘、氣泡及混合區(qū)域寬度隨時間的發(fā)