振动与袋状破碎模式下二次雾化的解析与实验研究

液滴的袋状破碎一个多世纪以来一直是令人关注的主题。若干问题仍未解决，例如标志此类破碎起始的流型边界的理论估计、袋生长率、液滴尺寸分布，以及韦伯数$We$和奥内佐格数$Oh$对这些量的影响。本研究旨在通过实验与理论阐明雾化过程的各个方面。我们考察了各种无黏与低黏流体单液滴在水平连续空气射流中变形时的袋状破碎。袋状破碎开始的We边界由理论确定，所得表达式$We = 12(1 + \frac{2}{3} Oh^2)$与现有实验数据吻合良好。理论模型预测变形液滴径向范围与袋的流线尺寸的 exponential 增长，并为实验所证实。观察到这些量强烈依赖于$We$。然而，对于本研究考虑的$Oh$范围，其对$Oh$的依赖较弱。液滴变形后，袋的形成与扩张即为破裂过程。其标志为袋因瑞利-泰勒型不稳定性而 disintegration，随后约束该袋的液环因普朗特-瑞利不稳定性而 collapse。由此产生的液滴尺寸使用相位多普勒 anemometry (PDA)测量，这与早期研究使用的阴影成像法形成对比。观察到黏性液滴的液滴尺寸分布峰值有明显偏移，表明相较于无黏液滴的碎片尺寸分布，大直径液滴占优势。此外，给出了索特平均直径($D_{32}$)的估计，其略低于早期预测。