什么决定了聚合物溶液喷雾中的液滴尺寸？

本文使用聚环氧乙烷 (PEO) 稀水溶液，实验研究了粘弹性对农业标准扇形喷嘴产生的喷雾的影响。使用激光衍射法对液滴尺寸分布进行测量表明，向水中添加聚合物会导致形成整体更大且尺寸分布更宽的液滴。发现中位液滴尺寸 $D_{50}$ 随液体的拉伸松弛时间线性增加。当针对 Weber 数和 Deborah 数的经验函数作图时，在不同操作压力下从不同尺寸喷嘴喷出的不同聚合物溶液的无量纲中位液滴尺寸重新标度到一条单一主曲线上。利用喷雾过程的高速摄影，我们表明液滴尺寸随粘弹性的增加可部分归因于导致液膜破碎的拍打运动波长的增加。我们还表明，由平均液滴尺寸重新标度后的液滴尺寸分布可以很好地由复合 gamma 分布描述，其参数 $n$ 和 $m$ 分别编码液丝褶皱和液丝尺寸分布宽度。发现这些参数在高聚合物浓度下饱和至 $n=4$ 和 $m=4$ 的值。