荷電噴霧燃燒的研究

對(duì)煤油靜電協(xié)和化及荷電機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)研究。煤油介電常數(shù)高，須添加活性劑調(diào)整物性以獲得予期的霧化和荷電效果。存在起始荷電電壓，從20（k，v）起荷電，隨后荷質(zhì)比與電壓成線性增加。荷質(zhì)比與環(huán)境溫濕度有關(guān)。荷質(zhì)比增至一定值產(chǎn)生二次霧化。用PIV儀對(duì)射流流場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量分析，荷質(zhì)比增加射流擴(kuò)散角增大，貫穿距離減小，電壓每升高10kv擴(kuò)散角增大約5°，射流中含氣量增加，改善了燃燒狀況，是靜電噴霧燃燒改善的重要原因。用尾氣分析儀對(duì)靜電和非靜電燃燒進(jìn)行了對(duì)比和分析，荷電噴霧燃燒的排放有明顯改善，用燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)靜電噴霧燃燒進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，由于高壓靜電均中燃燒火焰溫度場(chǎng)尚未找到測(cè)量方法，計(jì)算結(jié)果尚不能驗(yàn)證。 2100433B

本項(xiàng)目針對(duì)荷電噴霧射流中獨(dú)特的液滴二次霧化現(xiàn)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究了電場(chǎng)及氣流耦合作用下荷電液滴變形及破碎的電流體動(dòng)力學(xué)特性及大流量靜電噴霧射流中復(fù)雜荷電多相流動(dòng)的噴霧特性，揭示了荷電噴霧射流中液滴二次霧化的機(jī)理。以單液滴為研究對(duì)象，借助顯微高速數(shù)碼攝像技術(shù)精確捕捉了荷電單液滴的變形破碎過(guò)程及其顯微形貌特征，獲得了影響脈動(dòng)變形及瑞利不穩(wěn)定破碎的關(guān)鍵控制因素，為揭示荷電霧化機(jī)理提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。針對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量方法的局限性和子液滴荷電量難以精確測(cè)量的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種運(yùn)動(dòng)單液滴微小荷電量測(cè)量裝置并在此基礎(chǔ)上研究了荷電量對(duì)氣動(dòng)力作用下荷電液滴破碎的影響規(guī)律，建立了荷電液滴二次霧化的破碎模型。采用CLSVOF方法，建立了導(dǎo)電介質(zhì)荷電液滴變形的數(shù)學(xué)模型，模擬了單液滴生成過(guò)程及靜電場(chǎng)下錐射流的形成，驗(yàn)證了其模擬荷電兩相流問(wèn)題的有效性。建立了荷電黏性液體射流色散方程，數(shù)值分析了射流速度、荷電電壓及黏度對(duì)荷電液體射流不穩(wěn)定性的影響。設(shè)計(jì)了陣列式多通道集成靜電噴霧(MES)系統(tǒng)，利用PIV對(duì)電場(chǎng)及氣流耦合作用下的大流量荷電噴霧特性和流場(chǎng)特性進(jìn)行測(cè)量與分析，提出了靜電霧化特性的合理優(yōu)化方案及有效控制參數(shù)，為發(fā)展新型荷電霧化技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。

噴射霧化在工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其機(jī)理和特性是傳熱傳質(zhì)分析的重要基礎(chǔ)，靜電霧化可以明顯改善霧化質(zhì)量從而強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)。工程應(yīng)用中受溫度、電場(chǎng)及氣流作用等，靜電噴霧存在獨(dú)特的液滴二次霧化現(xiàn)象，是影響霧滴顆粒尺寸分布和二相流動(dòng)結(jié)構(gòu)特性的重要因素。本項(xiàng)目深入研究影響二次霧化的多場(chǎng)作用機(jī)理，通過(guò)捕捉和分析單液滴荷電破碎過(guò)程及形貌特征，研究電場(chǎng)、流場(chǎng)和溫度場(chǎng)耦合作用下荷電液滴的破碎特生，揭示霧化機(jī)理，建立液滴荷電二次霧化的物理和數(shù)學(xué)模型。通過(guò)流場(chǎng)現(xiàn)代測(cè)試和顯示技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，應(yīng)用建立的靜電二次霧化模型，對(duì)大流量工業(yè)用靜電噴霧射流中荷電液滴的二次霧化現(xiàn)象進(jìn)行研究；分析電場(chǎng)、溫度場(chǎng)和流動(dòng)參數(shù)對(duì)靜電噴霧射流霧化特性的影響及作用規(guī)律，獲得優(yōu)化霧化特性的關(guān)鍵控制參數(shù)和方案，為發(fā)展新型靜電噴霧技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。

電荷點(diǎn)電荷

點(diǎn)電荷是帶電粒子的理想模型。真正的點(diǎn)電荷并不存在，只有當(dāng)帶電粒子之間的距離遠(yuǎn)大于粒子的尺寸，或是帶電粒子的形狀與大小對(duì)于相互作用力的影響足以忽略時(shí)，此帶電體就能稱為“點(diǎn)電荷”。帶電是物質(zhì)的一種固有屬性。電荷有兩種：正電荷和負(fù)電荷。物體由于摩擦、加熱、射線照射、化學(xué)變化等原因，失去部分電子時(shí)物體帶正電，獲得部分電子時(shí)物體帶負(fù)電。帶有多余正電荷或負(fù)電荷的物體叫做帶電體，習(xí)慣上有時(shí)把帶電體叫做電荷。

電荷間存在相互作用。靜止電荷在周?chē)臻g產(chǎn)生靜電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)電荷除產(chǎn)生電場(chǎng)外還產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此靜止或運(yùn)動(dòng)的電荷都會(huì)受到電場(chǎng)力作用，只有運(yùn)動(dòng)電荷才能受磁場(chǎng)力作用。

一個(gè)實(shí)際帶電體能否看作點(diǎn)電荷，不僅與帶電體本身有關(guān)，還取決于問(wèn)題的性質(zhì)和精度的要求。點(diǎn)電荷是建立基本規(guī)律時(shí)必要的抽象概念，也是把研究復(fù)雜問(wèn)題時(shí)不可少的分析手段。例如，庫(kù)侖定律、洛倫茲定律的建立，帶電體的電場(chǎng)以及帶電體之間相互作用的定量研究，試驗(yàn)電荷的引入等等，都應(yīng)用了點(diǎn)電荷的觀念。

電荷基本粒子的電荷

在粒子物理學(xué)中，許多粒子都帶有電荷。電荷在粒子物理學(xué)中是一個(gè)相加性量子數(shù)，電荷守恒定律也適用于粒子，反應(yīng)前粒子的電荷之和等于反應(yīng)后粒子的電荷之和，這對(duì)于強(qiáng)相互作用、弱相互作用、電磁相互作用都是嚴(yán)格成立的。