本文围绕荷电液体雾化过程进行了系统而深入的理论和试验研究,研究内容包括荷电机理、荷电射流雾化机理、双流体喷嘴雾化特性、液滴电荷衰减规律,液滴破碎,并在此基础上研制开发了高压静电喷洒灭蝗车。本文的研究工作得到了国家发展和改革委员会高新技术产业化项目的资助。1、系统地研究了荷电机理,研究了电导率、电压、液滴粒径等参数对荷质比的影响。对针电极、环电极诱导电场进行了数值模拟,并以此为依据设计了针—环组合电极,并对电极电场、荷电液滴群空间电荷诱导电场进行了分析,得出了目标物表面感应电荷分布规律。2、建立了接触式充电的荷电射流雾化试验系统,通过流量特性试验发现,荷电毛细管流量仅与压强有关,与电压无关,并结合双电层模型进行了理论分析。研究了不同流量、电压下的雾化模式,着重分析了锥—射流模式下液体流动特征,分析了电导率、粘度、电压等参数对射流破碎长度的影响。根据静电理论建立了作用在液体上的静电应力张力,从受力平衡角度分析了液锥形状及其影响因素,研究发现流量越高,液锥锥角越小,电极电压越高,液锥锥角越大,并与其他研究者的实验拍摄的图像进行了对比验证。3、以线性不稳定性理论为基础,根据静电理论、连续性方程以及欧拉运动微分方程建立了小扰动下荷电射流雾化的数学模型,推导了色散方程,为荷电射流雾化的深入研究提供了理论基础。4、设计了两种新型的双流体喷嘴,1号双流体喷嘴气液直接混合,2号双流体喷嘴先将气体分成多股小径气流,之后再与液体混合。安装了双流体喷嘴雾化试验系统,进行了流量特性、雾化特性试验,考察了高压静电场对液滴粒径、液滴速度分布特性的影响。试验结果显示,气液直接混合的双流体喷嘴具有更宽的流量调节范围,雾化均匀性更好;两种喷嘴外部流场中,轴向速度、径向速度分布规律相同,轴向速度在轴心处最大,沿径向逐渐减小,而径向速度在轴心处为0,沿径向逐渐增加。5、首次结合荷电液滴的库仑分裂特性、电荷衰减以及蒸发过程,分析了液滴与周围环境气体间的传热传质,输运过程中液滴带电量的衰减规律,建立了气动力、静电力和表面张力共同作用下的荷电液滴破碎数学模型。研究表明,气液相对速度、液滴温度的增加,使荷电液滴破碎的临界荷质比降低。蒸发作用下液滴粒径下降,对于电荷衰减缓慢的液体,荷质比明显增加,一旦达到临界荷质比,液滴就开始破碎,实现二次雾化。对气流作用下的荷电液滴破碎进行了数值模拟,结果表明,随着We数的增加,依次出现袋形破碎、剪切破碎以及爆炸破碎。6、在以上研究的基础上,整合了荷电雾化技术、双流体雾化技术、轴流风送技术,研制开发了高压静电喷洒灭蝗车,进行了系统的整车性能试验和实地灭蝗试验。试验结果表明,高压静电灭蝗车的雾滴粒径与沉积分布均呈现双峰特性,荷电喷雾的灭蝗效果远远高于传统喷雾,药液种类、喷量、电极电压等参数对杀灭效果有很大影响;喂毒性药剂的灭蝗效果比触杀性药剂好,当喷量为1.0L/min时蝗虫杀灭率可达93%以上。高压静电喷洒灭蝗车的成功开发,为大型地面植保机械的设计与改进提供了基础。