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Experimental simulation of capillary effect on rough flat surfaces

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Particuology 2022年第1期20卷 115-123页

作者： Ziwen Zuo Junfeng Wang yuanping huo Dongbao Wang Hongbing Ji Institute for Energy Research Jiangsu UniversityZhenjiang 212013China School of Energy and Power Engineering Jiangsu University.Zhenjiang 212013China Fine Chemical Industry Research Institute School of ChemistrySun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275China

The movement of the liquid column inside the slit was utilized to experimentally simulate the characteristics of the capillary force per unit length for different rough flat *** movement of the liquid column was achieved by continuously changing the slit *** maximum climb height and contact angle of the liquid column were observed during this process to study the relationship between capillary force and contact surface *** on the assumption that the microstructures on the rough surfaces are of the same form and continuously and uniformly distributed,it is shown that the capillary force per unit length under homogeneous wetting is independent of the *** heterogeneous wetting,the capillary force per unit length is positively correlated with the *** results also indicate that the appearance of"contact line pinning"is caused by insufficient capillary force along the direction of liquid column movement.

关键词： Contact angle Contact line Capillary force Rough surfaces

基于新型电场增强结构的荷电多股射流稳定雾化

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高电压技术 2022年第5期48卷 1762-1770页

作者：霍元平马登辉张聪王军锋江苏大学能源与动力工程学院镇江212013

为突破静电雾化的高流量稳定雾化瓶颈,通过构建带侧沟槽的多棱柱电场增强结构喷嘴,探讨了其大流量下静电雾化多股射流的雾化稳定性,获得了随流量变化的多股射流稳定雾化的电压区间及雾滴粒度的分布特征。实验结果表明:新型喷嘴抑制了液... 详细信息

为突破静电雾化的高流量稳定雾化瓶颈,通过构建带侧沟槽的多棱柱电场增强结构喷嘴,探讨了其大流量下静电雾化多股射流的雾化稳定性,获得了随流量变化的多股射流稳定雾化的电压区间及雾滴粒度的分布特征。实验结果表明:新型喷嘴抑制了液滴倒吸和液面波动,消除了多股射流的周期性失稳,稳定雾化流量较平口光滑喷嘴提高了一个数量级以上;随着流量的成倍增加,多股射流可在一个较宽的电压区间实现稳定雾化,雾滴的单分性先降低后逐步提升,平均粒径表现为非线性的增长,且雾化液滴的尺度得到了有效控制。此外,通过雾化微电流的动态监测,进一步验证新型结构喷嘴更容易保持多股射流的稳定运行,有利于静电雾化技术多领域的推广应用。

关键词：静电雾化电场增强结构多股射流雾化电流稳定电压区间

采用粒子图像测速技术测量的预混式双流体静电雾化流场特性

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高电压技术 2020年第4期46卷 1465-1472页

作者：郑高杰王军锋霍元平张伟李金江苏大学能源与动力工程学院镇江212013

为实现高湿环境下稳定的荷电喷雾,采用空气电离与液雾混合的荷电方法,设计了一种基于预混式双流体静电雾化喷嘴的喷雾系统,借助粒子图像测速技术(PIV)对喷嘴在不同气液比和不同电压下的喷雾流场进行了测量分析,获得了不同工况下喷雾速... 详细信息

为实现高湿环境下稳定的荷电喷雾,采用空气电离与液雾混合的荷电方法,设计了一种基于预混式双流体静电雾化喷嘴的喷雾系统,借助粒子图像测速技术(PIV)对喷嘴在不同气液比和不同电压下的喷雾流场进行了测量分析,获得了不同工况下喷雾速度场与喷嘴内部旋流场的变化规律。实验结果表明:随着气液比的增加喷雾核心区的雾滴最大速度没有明显变化,但核心区内雾滴群的高速运动区域增大,并由流场中上游向下游延伸;此时喷雾流场的湍流程度显著增强,喷雾集束性逐渐减弱,并衍生出较多尺度小且分散度高的涡。随着电压的升高,喷雾流场不同区域的扰动程度存在差异性,电场对荷电喷雾核心区的流场影响不大,但对液束边缘处扰动程度较为明显,表现为流线变得杂乱,产生较多小尺度涡。

关键词：双流体喷嘴静电雾化粒子图像测速技术气液比喷雾流场

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纳米流体静电雾化模式转变的试验

江苏大学学报（自然科学版） 2018年第3期39卷 279-283页

作者：孟令鹏王军锋霍元平江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

为探讨静电雾化模式的过渡与转变机制,基于显微高速数码摄像技术对纳米流体静电雾化的显微演变过程进行了可视化研究.以不同组份的纳米流体为研究介质,精确捕捉了不同工况下纳米流体显微雾化形态的演变行为,探讨了表面张力、电导率及流... 详细信息

为探讨静电雾化模式的过渡与转变机制,基于显微高速数码摄像技术对纳米流体静电雾化的显微演变过程进行了可视化研究.以不同组份的纳米流体为研究介质,精确捕捉了不同工况下纳米流体显微雾化形态的演变行为,探讨了表面张力、电导率及流量对纳米流体雾化模式转变的影响规律.结果表明:随着纳米流体质量分数的升高,纳米流体的锥射流模式区间逐渐缩小,过渡到锥射流状态的临界电场强度逐渐增大,而电导率的升高使得纳米流体更易过渡到多股射流模式;流量越大,纳米流体的雾化稳定性越不理想,达到相同雾化效果所需的电场强度越高.

关键词：纳米流体静电雾化雾化区间弛豫时间电流体动力学

滴状模式下液桥形成及断裂的电流体动力学特性研究

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力学学报 2019年第2期51卷 425-431页

作者：霍元平王军锋左子文刘海龙江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

对电场作用下微通道荷电液滴脱落过程中液桥形成及断裂的显微演变特征进行了可视化实验研究.借助时空分辨率较高的高速摄像技术精确捕捉了电场作用下液桥形成及断裂的界面演化过程,研究了液桥的界面结构变化及其断裂的动力学显微演变行... 详细信息

对电场作用下微通道荷电液滴脱落过程中液桥形成及断裂的显微演变特征进行了可视化实验研究.借助时空分辨率较高的高速摄像技术精确捕捉了电场作用下液桥形成及断裂的界面演化过程,研究了液桥的界面结构变化及其断裂的动力学显微演变行为,获得了时间特征数、电邦德数及半月面形成角对液桥长度及断裂顺序的作用规律.实验结果显示,液桥断裂长度取决于黏度与表面张力之比,而受荷电弛豫时间的影响甚微,低电压工况下各实验介质液桥相对长度的变化并不明显,而在较高电压工况下相对液桥长度的增长速度加快.随着电邦德数的不断增加,液桥长度的变化在较高邦德数下更为明显且存在突变区,此时伴随着雾化模式的转变,表明液桥的突变恰恰是雾化模式过渡的信号.不同物性介质的射流过渡行为由于液桥上下游形成角的变化而存在较大差异.对于无水乙醇介质,电邦德数的增加使滴状模式首先过渡到纺锤模式,而对于生物柴油,滴状模式后会首先出现脉动模式而非纺锤模式.

关键词：荷电液滴液桥电流体动力学高速数码摄像

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亚毫米球体撞击液滴过程实验研究

力学学报 2021年第10期53卷 2745-2751页

作者：左子文蒋鹏王军锋王林霍元平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

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... 详细信息

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We_(cr)与撞击角度α关系式We_(cr)^(1/2)=α/40.

关键词：亚毫米球体液滴撞击三相接触线表面张力

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电场作用下乙醇的稳定多股射流现象

科学通报 2020年第11期65卷 1046-1054页

作者：霍元平张聪刘海龙左子文王军锋江苏大学能源与动力工程学院镇江212013

基于高时空分辨率的高速摄像技术,通过精确记录无水乙醇静电雾化多股射流模式下射流形成及演变的显微形貌特征,研究了电邦德数及无量纲流量等参数对稳定雾化区间及稳定股数演变行为的影响及作用规律.研究结果表明:乙醇稳定多股射流存在... 详细信息

基于高时空分辨率的高速摄像技术,通过精确记录无水乙醇静电雾化多股射流模式下射流形成及演变的显微形貌特征,研究了电邦德数及无量纲流量等参数对稳定雾化区间及稳定股数演变行为的影响及作用规律.研究结果表明:乙醇稳定多股射流存在不同的稳定股数,其稳定股数N波动区间为2~10股,并先后出现稳定多股射流弯液面模式和边缘模式.边缘模式下,随着稳定股数的增加,稳定多股射流的电邦德数区间和临界最低电邦德数均在不断增大,且出现稳定多股射流的电压开关现象.随着无量纲流量的增加,各稳定股数下的电邦德数极大值整体呈线性增长趋势,同等流量下电邦德数极大值随稳定股数的增加而不断增大,且较电邦德数极小值的增加幅度明显.此外,边缘模式下随着稳定股数的增加,射流偏离角整体呈增大趋势,但各股数下的射流偏离角变化幅度均控制在5°±0.3°.

关键词：静电雾化多股射流稳定股数显微高速摄像

荷电PLGA溶液稳定多股射流模式的破碎行为研究

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高电压技术 2023年第1期49卷 401-410页

作者：霍元平李尤王贞涛左子文王军锋江苏大学能源与动力工程学院镇江212013

基于高时空分辨率的高速摄像技术,通过精确记录聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)溶液静电雾化多股射流模式下射流破碎的显微形貌特征,研究了电导率、粘度、电场强度及无量纲体积流量对稳定多股射流破碎形态的... 详细信息

基于高时空分辨率的高速摄像技术,通过精确记录聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)溶液静电雾化多股射流模式下射流破碎的显微形貌特征,研究了电导率、粘度、电场强度及无量纲体积流量对稳定多股射流破碎形态的影响及作用规律。研究结果表明:通过调节聚合物溶液的电导率,发现了曲张模式、鞭状射流模式及分枝射流模式这3种破碎形态的稳定多股射流,而粘度主要影响射流液丝的破碎。随着电场强度的上升,稳定多股射流的射流倾斜角增大,射流单锥液面向喷嘴尖端收缩,且液面的轮廓形状为凹面,而射流的破碎模式保持稳定。此外,无量纲体积流量的增加会增强射流径向扰动,射流直径也随之增大,且在稳定极限流量内,射流破碎长度随无量纲体积流量的增加而增大。

关键词： PLGA溶液静电雾化多股射流破碎行为显微高速摄像

电邦德数影响下无水乙醇的荷电微射流不稳定性

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实验流体力学 2019年第6期33卷 15-21页

作者：霍元平王军锋左子文刘海龙江苏大学能源与动力工程学院

基于高速摄像及小尺度PIV技术对无水乙醇荷电微射流雾化模式的演变及射流不稳定性进行了实验研究。精确捕捉了无水乙醇荷电微射流的显微演变过程,探讨了电邦德数影响下不同雾化模式的射流不稳定性演变特征及其对微射流雾化特性的影响规... 详细信息

基于高速摄像及小尺度PIV技术对无水乙醇荷电微射流雾化模式的演变及射流不稳定性进行了实验研究。精确捕捉了无水乙醇荷电微射流的显微演变过程,探讨了电邦德数影响下不同雾化模式的射流不稳定性演变特征及其对微射流雾化特性的影响规律。实验结果表明:射流的非轴对称性径向扰动贯穿于整个射流雾化模式区间;随着电邦德数不断增大,射流偏离度呈先增大后减小的趋势,而其不确定性的脉动范围在锥射流模式下不断增大,过渡到多股射流模式后,脉动范围逐渐减小至零,而后再逐渐增大;锥射流模式下,射流核心区及速度方向均偏离轴心,射流速度较纺锤模式明显回落;多股射流模式下,射流核心区速度明显回升,但不同电邦德数下多股射流之间的速度分布差异较大;多数情况下,射流边界处的流线较为紊乱,缺乏对称性,但在电邦德数为13.30~13.60的极小区间内保持稳定的多股射流稳定雾化形态,射流核心区速度达到峰值。

关键词：静电雾化射流偏离度不稳定性高速摄像