基于在线全息术的旋流气流中液滴尺寸分布研究

我们采用阴影成像与基于深度学习的数字在线全息技术，研究了自由下落水滴与不同强度旋流气流相互作用所产生的卫星液滴的形态与尺寸分布。我们发现，在相同空气动力场下，对于无旋流、低旋流和高旋流强度，液滴分别表现出振动、回缩袋状和正常破碎现象。在高旋流情形下，节点、边缘和袋膜的破碎共同影响数均直径，从而产生更小的卫星液滴。相比之下，在低旋流情形下，仅边缘和节点的破碎影响尺寸分布，从而产生更大的液滴。索特平均直径的时间变化表明，对于给定的空气动力，高旋流强度比较低旋流强度产生更多的表面积和表面能。旋流条件下微小卫星液滴数均概率密度的理论预测与实验数据相符。然而，对于低旋流，预测与实验结果存在差异，特别是由于大卫星液滴的存在。我们的结果表明，体积加权液滴尺寸分布在低旋流和高旋流强度下分别呈现两个（双峰）和三个（多峰）峰值。考虑节点、边缘和袋状破碎等多种机制的分析模型，准确预测了高旋流强度情形下各模态的形状和特征尺寸。