高壓靜電場(chǎng)中液體射流的霧化研究及應(yīng)用.pdf

1、利用靜電場(chǎng)來(lái)提高液體射流的霧化效果是近年來(lái)發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，它是應(yīng)用高壓靜電技術(shù)使液體介質(zhì)經(jīng)過(guò)噴嘴后通過(guò)不同方法帶上電荷，形成荷電霧滴群。該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在靜電噴涂，靜電印刷，污染研究，氣象試驗(yàn)，農(nóng)藥噴灑以及核反應(yīng)堆燃料添加等領(lǐng)域。應(yīng)用液體射流霧化技術(shù)在一定的高壓靜電場(chǎng)中即可有效地實(shí)現(xiàn)液滴的微?；?，它可以降低霧滴尺寸、提高霧滴譜的均勻性和沉積效率，同時(shí)在節(jié)省原料、提高液體利用效率、減少污染等方面的作用日益突出。因此，高壓靜電場(chǎng)中的液體射

2、流霧化是當(dāng)前必須研究的一個(gè)新課題，具有非常重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外靜電霧化技術(shù)的初步研究現(xiàn)狀，依據(jù)靜電學(xué)原理和針-板電極電暈放電機(jī)理，在荷電液體射流霧化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立相關(guān)仿真模型，運(yùn)用數(shù)值分析方法，從試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬與計(jì)算等方面深入闡述高壓靜電場(chǎng)中液體射流的霧化機(jī)理，它將為荷電液體射流的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用提供重要的參考依據(jù)。本文還對(duì)靜電涂油機(jī)的噴涂霧化試驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入探討，對(duì)提高其噴涂霧

3、化效果的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了必要的分析。該課題的研究對(duì)于開(kāi)發(fā)新型的靜電涂油機(jī)和高效節(jié)能的靜電噴涂設(shè)備、拓展現(xiàn)有的高壓靜電場(chǎng)和射流理論有十分重要的意義。本文的主要研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 ①對(duì)液體射流在高壓靜電場(chǎng)中的荷電機(jī)理及霧化過(guò)程進(jìn)行了理論分析與研究，將射流長(zhǎng)度、霧化角和液滴粒徑及其分布作為靜電場(chǎng)中描述液體射流霧化的主要指標(biāo)。提出將荷電液體射流的霧化過(guò)程分為射流區(qū)、過(guò)渡區(qū)和霧化區(qū)，研究了液體在各個(gè)區(qū)的運(yùn)動(dòng)，深化了荷電液體射流霧化

4、的實(shí)質(zhì)。依據(jù)靜電學(xué)原理，對(duì)靜電場(chǎng)中液滴的荷電方式進(jìn)行了深入探討，給出了高壓靜電場(chǎng)中液滴荷電量的計(jì)算方法和液滴破碎的理論臨界場(chǎng)強(qiáng)；
　　 ②依據(jù)高壓靜電場(chǎng)中液滴的受力情況，確定了液體射流荷電液滴的運(yùn)動(dòng)方程，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了荷電液滴的理論最大運(yùn)動(dòng)速率。根據(jù)初始液滴總能量原則，通過(guò)理論分析與計(jì)算得到了荷電液滴一次分裂為兩個(gè)和一次分裂為多個(gè)的理論數(shù)學(xué)模型，它為進(jìn)一步研究荷電液滴的多次分裂提供了理論依據(jù)；
　　 ③對(duì)不同荷電液體

5、射流的霧化過(guò)程和現(xiàn)象進(jìn)行全面和系統(tǒng)地試驗(yàn)研究，通過(guò)自行設(shè)計(jì)、組裝荷電液體射流霧化的試驗(yàn)裝置，分別從宏觀(射流長(zhǎng)度和霧化角)和微觀(濃度分布和液滴粒徑)觀察同一環(huán)境下煤油、乳化劑、酒精和柴油等不同液體介質(zhì)在高壓靜電場(chǎng)中的霧化過(guò)程，總結(jié)不同液體射流在高壓靜電場(chǎng)中的霧化規(guī)律：
　　 ④對(duì)針-板電極負(fù)電暈放電特性進(jìn)行分析，建立了噴嘴與接地電極之間的高壓靜電場(chǎng)簡(jiǎn)化模型，結(jié)合電磁場(chǎng)仿真軟件和有限元數(shù)值計(jì)算方法分別探討了完全空氣介質(zhì)和空氣介質(zhì)

6、中摻有液態(tài)介質(zhì)的針-板電極空間靜電場(chǎng)變化規(guī)律，它將為獲得荷電液體射流最佳的霧化效果和控制液滴在空間靜電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡提供重要的參考依據(jù)；
　　 ⑤基于荷電液體射流的數(shù)學(xué)和物理模型，利用廣義坐標(biāo)下的拉格朗日方程，建立了針-板電極靜電場(chǎng)作用下無(wú)粘性液體射流的色散方程。結(jié)合不同的液體介質(zhì)，分析了電歐拉數(shù)、電極間距、射流半徑等因素對(duì)荷電液體射流的軸對(duì)稱模型和非軸對(duì)稱模型的影響，揭示了荷電液體射流不穩(wěn)定性的實(shí)質(zhì)；
　　 ⑥將有限差

7、分技術(shù)耦合到流體力學(xué)中，解決了在荷電液體射流表面的Poisson方程和Navier-Stokes方程?；贑FD求解方法，對(duì)二維荷電液體射流的霧化進(jìn)行了數(shù)值模擬，它為荷電液體射流的深入仿真研究提供了重要的理論基礎(chǔ)；
　　 ⑦通過(guò)靜電涂油機(jī)的油液霧化試驗(yàn)得到了影響油液霧化質(zhì)量的主要因素。根據(jù)MATLAB程序來(lái)定量計(jì)算、分析得到了靜電涂油機(jī)噴射霧化的射流長(zhǎng)度、霧化角和油線間距的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用多元回歸法，分別歸納計(jì)算出三者同電壓、刀梁