微小颗粒在射流场中运动的研究有着广泛的应用背景,射流雾化技术的基础研究和应用在近几年受到越来越多的关注,其中包括液体和固体微小颗粒在射流场中的运动研究。射流雾化技术广泛应用于射流喷涂领域,材料制备领域,能源、化工等领域中,例如涡轮发动机中金刚石的射流喷涂,燃料电池中氧化铝粉末的喷涂,以及各种功能性材料的织物的制造等。本文的内容主要包括数值模拟和实验两大部分,首先进行射流场的数值模拟分析,然后研究气液射流场和气固射流场中的颗粒运动,最后进行粒子发生器的制作和实验测量。具体的研究结果如下所示:(1)介绍射流场中流体运动的基本控制方程,建立射流场几何模型,计算模型采用k-ε模型和大涡模型(LES)进行流场特性分析。通过射流场的数值模拟得到射流场的速度等值线图,不同截而上的速度分布曲线,可以明显看出在流场与环境气体的相互作用中逐渐形成的旋涡,分析射流场的流动特性。(2)在气固射流场中采用一组重组控制方程来处理气相流动,利用用户自定义函数(UDF)修改控制方程中的源项,同时将颗粒在射流场中所受的作用力根据牛顿第二定律写入UDF中,在气固射流场中进行颗粒的运动分析。得到了不同入口气流速度下颗粒的运动轨迹曲线和颗粒在流场内不同位置的速度分布,以及颗粒位置,速度与流场的关系。(3)对于气固射流场的数值模拟分析,基于欧拉-欧拉模型,分析了粒子发生器不同入口速度、出口高度和出口收缩角等条件对出口浓度分布均匀性的影响。结果表明随着入口速度的增加,射流场内气固相混合速度加快,出口最大体积分数减小,最大体积分数的持续时间增加;随着出口高度的增加,体积分数无明显变化;随着出口收缩角度的增加,最大体积分数减小,气固混合效果减弱。计算结果为粒子发生器的性能和优化设计提供了理论依据。(4)进行粒子发生器的设计制作,分析该装置的优缺点,为气固射流场的理论研究提供实验基础。针对射流场内的气液流动,采用PIV测试系统进行射流场的实验测量,射流场结构较紊乱,存在一定的误差,但基本符合射流场的流动特征。本文通过对射流场内的流场结构分析,气液、气固两相流中颗粒相的运动分析和相关射流场的实验测量,总结了射流场基本特征和射流场中颗粒相的运动规律,为微小颗粒在射流场中运动的进一步研究提供了理论基础和实验支撑。