【摘 要】
：
球体撞击液面是自然界和工业过程中的普遍现象. 目前相关研究主要关注毫米级及更大尺寸球体撞击水平液面. 对于亚毫米球体撞击过程的动力学特性及液滴弯曲液面对撞击行为的影响仍需深入研究. 本研究基于高速显微数码摄像技术, 开展了不同速度亚毫米球体撞击液滴不同位置的实验研究. 撞击行为呈现振荡和浸入两种模式. 由于液滴弯曲液面的存在, 撞击现象与水平液面不同, 润湿过程中三相接触线 (three phase contact line, TPCL)固定点方位角与撞击角度线性正相关, 非轴对称的空穴在TPCL固定点较
【机 构】
：
江苏大学能源研究院, 江苏镇江 212013;江苏大学能源与动力工程学院, 江苏镇江 212013
论文部分内容阅读
球体撞击液面是自然界和工业过程中的普遍现象. 目前相关研究主要关注毫米级及更大尺寸球体撞击水平液面. 对于亚毫米球体撞击过程的动力学特性及液滴弯曲液面对撞击行为的影响仍需深入研究. 本研究基于高速显微数码摄像技术, 开展了不同速度亚毫米球体撞击液滴不同位置的实验研究. 撞击行为呈现振荡和浸入两种模式. 由于液滴弯曲液面的存在, 撞击现象与水平液面不同, 润湿过程中三相接触线 (three phase contact line, TPCL)固定点方位角与撞击角度线性正相关, 非轴对称的空穴在TPCL固定点较高一侧率先形成且曲率半径较大. 揭示了撞击过程中球体主导力变化和能量转化机制. 分析了撞击速度和撞击角度对撞击行为的影响,并给出了撞击模式图. 结果表明: 冲击阶段形状阻力主导撞击行为, 球体动能损耗量与撞击速度正相关. 空穴发展阶段由表面张力主导, 球体动能转化为维持空穴形状的表面能. 振荡模式空穴长度与韦伯数We正相关, 空穴发展速度差异较小. 根据量纲分析及实验结果拟合得到临界浸入韦伯数Wecr与撞击角度α关系式We1/2cr = α/40.
其他文献
电场中的气泡对于强化传热有显著的作用, 对于电场中气泡动力学特性的研究对增强换热器效率, 提高能源利用率有重要意义. 为了获得外加电场作用下气泡的动力学特性, 设计与搭建了可视化实验平台. 采用50 kV高压直流电源构建均匀电场, 高清摄像机拍摄实验图像. 引入电场强度、气泡体积与溶液介电常数作为变量,探究其对于气泡动力学特性的影响. 观测了竖直与水平均匀电场中气泡的上升过程, 分析了不同变量下气泡变形状况与上升速度的变化. 引入气泡长宽比L/D用于表示气泡拉伸变形程度, 截取单个气泡上升过程分时段图像展
确定矿井水中重金属污染程度及主要来源,对矿井水的再利用及矿区生态环境保护具有重要的理论意义.以内蒙古某矿区为研究对象,采集地表水、第四系潜水、承压水及矿井水水样49组,检测水体中Zn、Pb、Fe、Mn、As、Cu、Cd、Cr、Hg、Se 10种重金属浓度,分析矿井水中重金属污染特征及超标情况,利用HPI模型定量评价重金属污染程度,并综合数理统计、不同类型水样重金属浓度箱形图及煤/顶板重金属浸出试验,分析矿井水重金属主要来源.结果表明:内蒙古某矿矿井水中Zn、Pb、Fe、Mn、As 5种重金属浓度值超标,其
通过骨料灌注法进行动水巷道截流堵水是矿井淹没后进行救援和复矿的重要方法.为研究骨料灌注截流堵水机理,基于水头高度、流速、巷道尺寸、倾角、糙度、骨料粒径、灌注速度等因素建立大型骨料灌注截流试验平台,并依托平台进行单孔、多孔灌注试验,分析动水巷道骨料运移堆积规律.结果表明:骨料正常灌注期间堆积体具有向下游运移生长的特性,迎水面和背水面由涡流控制的坡脚形态存在差异化现象;低流速条件下骨料会快速接顶且孔间存在空腔,高流速条件下孔间堆积体逐渐接龙、灌注量在下游相互叠加;残余过水通道沿截面呈U形分布,存在扰流接顶效应
由于目标的翻滚运动, 空间双臂机器人对动态目标的抓捕相比于静态目标更具有挑战性. 对抓捕策略进行优化可以提高空间双臂机器人对翻滚目标的操作能力以保证任务的成功. 本文提出了一种基于能力评估的抓捕策略优选方法. 空间双臂机器人捕获目标时, 双臂末端执行器与目标同时接触形成闭链系统, 闭链约束的引入使操作能力的评估更加复杂. 在对双臂空间机器人协调操作翻滚目标的运动学与动力学分析基础上, 建立了考虑闭链约束的协调工作空间, 并分析了基于任务兼容度的消旋能力评估指标. 建立的协调工作空间同时包含位置和姿态信息,
振动筛作为第一级钻井液净化设备, 其筛分性能直接决定后续固控系统的生产效率. 针对在筛分工程中由相同驱动频率激励的振动系统所表现出的单一振动特性难以与筛面上的物料粒度相匹配, 从而引发筛孔堵塞的问题, 本文提出了倍频激励双转子自同步振动系统. 首先根据数学模型运用广义Lagrange公式建立多自由度振动系统的运动微分方程, 并引入复变函数求解箱体的稳态幅值响应; 其次探明了振动系统实现倍频同步的前提条件和稳定性评估标准; 然后通过数值计算定量地讨论转子间的倍频动力学特征与系统结构参数之间的关系, 并结合R
采后覆岩力学状态与顶板事故、顶板水害等直接相关,有必要对采后覆岩结构进行深入研究.提出了覆岩结构“新四带”模型:垮落带、裂隙带、基岩离层带、松散冲积层带.结合前人的“三带”模型、“四带”模型进行了空间上对比分析,厘清了 3种分带模型的空间关系.重点从覆岩内含水层水位受采动影响、光纤探测、顶板淋水现象等几个方面探讨了“新四带”模型的科学性,得出煤层上覆基岩内任何层段都可能产生离层裂隙(达到一定宏观尺度时称为离层空间)的结论.“三带”主要用来校核采煤支架的额定工作阻力以及指导防隔水煤(岩)柱的设计;“四带”可
混凝土结构在服役期间受外界载荷的影响容易产生裂缝, 导致结构刚度降低、构件承载性能衰退, 而采用准确的计算方法预测混凝土裂缝的发展是治理裂缝的基本前提, 也是保障结构安全的重要手段. 连续损伤力学方法(continuou damage method, CDM)能够描述微裂缝的扩展过程, 但不能表示离散的开裂面, 且存在网格诱导偏差及虚假应力传递的弊端, 扩展有限单元法(mechanics-extended finite element method, XFEM)能够描述宏观裂纹的扩展过程, 但不能反映微裂
我国西部干旱-半干旱矿区既面临水资源匮乏,又面临矿井涌水量大、矿井水矿化度高等难题.为减少采煤过程中水资源浪费、保护西部地区水生态环境,基于保水采煤和煤-水双资源协调开采等理论基础与技术方法,围绕“矿井水深部转移存储”这一核心科学理念,提出将处理后的矿井水进行高压深井转移存储,转移至煤层底板深部含水层中存储.在鄂尔多斯盆地东部某矿实施试验井工程,通过开展野外岩样采集、室内电镜扫描、岩石成分分析、压汞等实验与定量-定性方法,研究目的转移存储层的水文地质条件和特征,分析不同高压水力压裂增渗试验主控因素,对比矿
深部煤层CO2地质封存与CH4强化开采(CO2-ECBM)技术在提高煤层气采收率的同时可实现碳减排,具有能源和环境双重效益.超临界CO2(ScCO2)、水和煤层顶板之间的地球化学反应可改变其物理力学性质,增加CO2泄漏的风险.以沁水盆地胡底煤矿3号煤层顶板岩石为研究对象,开展“ScCO2-水-岩”地球化学反应模拟实验,探讨CO2煤层封存条件下ScCO2-水-顶板岩样地球化学反应过程及其对岩石纵波速度和力学性质的影响.结果表明:ScCO2-水-岩之间化学溶蚀反应造成岩样Ca、Mg元素显著降低,促使岩样表面形
城市生活垃圾中重金属Cd污染修复是我国亟待解决的环境问题之一.为了确定最佳Cd污染修复技术,探究了多种镉修复技术在河道治理中的适用性.以华东地区城市河道疏浚底泥堆土修复工程为例,对重金属镉污染土壤的修复工艺进行了对比和分析.拟选定土壤稳定化修复技术、土壤淋洗技术和植物修复技术三种修复工艺对受污染土壤进行治理.实验结果表明,稳定化修复技术可以使土壤中镉的浸出率从33.3％降低到14.3％,能有效降低其在环境中的生物毒性,但镉的总量并不会降低;采用柠檬酸和草酸的土壤淋洗技术,能够使镉的去除率达到90.1％和9