论文部分内容阅读
本文主要对平面液膜射流的线性稳定性进行了分析,应用纳维-斯托克斯(N-S)守恒控制方程组建立起物理模型,将包含气液体粘度、密度、表面张力,气体速度等物理量的控制方程和边界条件量纲一化,化为包含韦伯数、雷诺数、欧拉数等量纲一参数的准则方程式,在量纲一化后的控制方程组中把高阶小项进行线性化,得到线性化的量纲一准则控制方程组。引入流函数,代入运动学和动力学边界条件,推导出了粘性液膜表面波量纲一色散准则关系式。根据已知理论得知影响平面液膜射流稳定性的一个特征因素是表面波增长率(wavegrowthrate),从推导得到的色散关系式发现,表面波增长率随表面波波数(wavenumber)的变化关系是隐含给出的,不能直接求得解析解,故应用Fortran语言,采用Muller迭代方法编制相应的程序求得数值解。 根据编程所得到的数据绘制成图,对平面液膜的线性稳定性进行了分析:无论是近对称波形(para-varicose)还是近反对称波形(para-sinuous),其最大表面波增长率(dominatewavegrowthrate)、支配波数(dominatewavenumber)均随着这些量纲一参数的增加而增加,就其具体一种情况下的量纲一参数,其表面波增长率随着表面波数的增加表现出先增加后减小的趋势;比较同一量纲一参数下的近对称和近非对称波形,近反对称波形的最大表面波增长率要比近对称波形的要大得多,有时会要大上好几个数量级,这说明近反对称波形在平面液膜射流的碎裂过程中起支配作用,所以对近反对称波形进行更为深入的分析有助于对平面液膜射流碎裂机理的研究;本文还论述了气体的可压缩性对射流的影响,从理论推导和Fortran程序中均可看出,在大气状态下,随着气体马赫数的增加,最大表面波增长率也在增加;而在高气体密度情况下甚至还出现了双波峰,即有两个最大表面波增长率。