不同形状的液体在激波作用下所产生的变形与破碎现象是一个典型的多相流体力学问题,研究液体变形和破碎的机理有许多工程和科学上的应用。如降低高速飞行中航空体在经过雨云时承受雨滴侵蚀的损害,提高爆轰发动机和火箭发动机中液体燃料燃烧的效率与稳定性,激波抛撒等。本文在激波与单排液柱相互作用的基础上,在水平激波管中对激波与多根液柱相互作用进行了实验研究,并对实验过程进行了数值模拟计算,目的是揭示激波作用下多根液柱变形破碎的机理。实验研究在3.5m长的方形水平激波管中进行,利用电破膜方法产生马赫数为1.2的平面激波。通过自行设计的液柱产生装置形成竖直方向上间距为4mm的多根直径为2mm的液柱,激波冲击液柱后,利用阴影法、直接拍摄和平面激光片光技术记录了多根液柱在竖直方向截面和水平方向截面变形破碎的过程,并对得到的实验结果进行了定量分析,得到了在激波作用下不同根数液柱之间的变化过程与变化差异。数值模拟计算利用Gambit、Fluent等CFD计算软件以及Tecplot、Origin等数据后处理软件完成。利用多相流VOF模型和标准k-ε湍流模型,计算了单根液柱和三根液柱在激波作用下的变化过程,得到了激波与液柱相互作用过程中液柱及周围流场的物理特性,进一步对液柱的变形破碎机理进行了分析。通过分析实验研究和数值模拟结果,本文得出以下结论:(1)激波冲击在竖直方向上排列的多根液柱后,无论液柱根数的多少,都会经历压缩变形、液滴从液柱上剥离、液柱做加速运动以及最后迎风面产生尖钉和气泡的结构而发生失稳现象的过程。(2)通过定量测量发现,液柱的压缩变形是从迎风面运动开始,液柱的轴向混合宽度随时间先减小后呈线性增长,液柱迎风面位移呈非线性增长,并且随着液柱根数的增大,混合宽度增长的更快,而迎风面位移增长变慢。(3)定量测量了单根液柱和三根液柱迎风面尖钉和气泡结构的增长规律,发现其都呈线性增长趋势,但三根液柱中液柱间迎风面失稳现象不一致,出现失稳现象的液柱其增长速度要快于单根液柱。(4)首次利用平面激光片光技术测量了液柱水平方向截面的变形过程,液柱的变化模式类似于液滴的剪切破碎模式,单根液柱径向宽度先增大后减小,而三根液柱径向宽度则先增大后减小再增大。(5)数值模拟得到了激波在经过液柱时水平方向上的波系变化,相比于单根液柱,三根液柱波系变化更加复杂,使其周围的流场特性也更加复杂,激波的作用为之后液柱的变化规律奠定了基础。(6)二维和三维数值模拟得到了的液柱变形破碎过程以及周围流场的变化过程,定量测量了液柱的径向宽度变化及迎风面尖钉和气泡结构变化,与实验对比发现有相同的变化规律,但受计算软件的限制,数值模拟数据和实验数据有一定差别。