旋流中液滴形态的实验研究

本文通过阴影成像与粒子图像测速技术，对液滴与旋转气流的相互作用进行了实验研究。在旋流中，根据其喷射位置、气流速度和旋流强度，液滴会经历逆喷流、横流和顺流条件，这与直气流情形相比产生了截然不同的液滴形态。当液滴遇到由旋流叶片尾迹和旋流中心回流区共同产生的差分流场时，我们观察到一种称为“回缩袋状破碎”的新破碎现象。针对影响液滴形态及其轨迹的不同无量纲参数组合，给出了划分无破碎、振动破碎、回缩袋状破碎和袋状破碎等多种模式的区域图。与直气流相比，旋流促进了瑞利-泰勒(Rayleigh-Taylor)不稳定性的发展，增强了液滴变形过程中的拉伸因子，导致液滴表面出现更多指状结构。为获得物理洞察，基于瑞利-泰勒不稳定性提出了一种适用于旋流的修正理论分析。通过修正理论模型中的拉伸因子，可确定旋流条件下液滴变形现象的实验行为。