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| 內容簡介： |
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《液体雾化——原理、技术与应用》从雾化机理、雾化技术与实际应用层面，对液体的雾化进行了深入的阐述。本书前5章从原理层面，对气液剪切、毛细力、惯性力、振荡惯性力、电场力等外加输入驱动的流体雾化机理进行了理论介绍，并对采用不同原理的喷嘴设计方法进行了阐述；后3章从喷雾场和液滴动力学层面，对喷雾场的特征参数、计算方法、测量方法等进行了详细的阐述。《液体雾化——原理、技术与应用》可作为能源动力专业高年级本科生和研究生的教材，也可作为雾化相关领域研究人员的参考书。
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| 目錄：
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目 录
第1章 液体雾化概述1
1.1 雾化现象1
1.2 雾化特征3
1.3 雾化的工业应用4
1.4 雾化的物理过程6
1.4.1 液体参数对雾化的影响6
1.4.2 工作环境对雾化的影响8
1.4.3 圆柱射流和液膜射流的碎裂8
1.4.4 液滴在气流中的碎裂9
参考文献12
第2章 Kelvin-Helmholtz不稳定主导的液体雾化14
2.1 K-H不稳定现象及其主导的雾化行为14
2.2 K-H不稳定理论16
2.2.1 气液界面16
2.2.2 液体的运动17
2.2.3 气体运动19
2.2.4 表面张力20
2.2.5 结果分析与讨论20
2.3 雾滴直径理论预测模型23
2.3.1 雾滴直径理论预测模型简介23
2.3.2 理论破碎模型中SMD的预测24
2.4 K-H不稳定实验研究27
2.5 压力雾化喷嘴设计方法31
参考文献36
第3章 Rayleigh-Plateau不稳定主导的液体雾化38
3.1 R-P不稳定现象及其主导的雾化行为38
3.2 圆柱射流失稳理论42
3.2.1 射流失稳数学模型42
3.2.2 射流失稳结果分析45
3.3 R-P不稳定数值模拟47
3.4 R-P不稳定实验研究48
3.5 液滴尺寸控制及卫星液滴消除方法50
参考文献51
第4章 Rayleigh-Taylor不稳定主导的液体雾化55
4.1 R-T不稳定现象及其主导的雾化行为55
4.1.1 R-T基本原理55
4.1.2 R-T不稳定现象56
4.1.3 雾化行为57
4.2 R-T不稳定理论59
4.2.1 两种流体之间界面的不稳定性59
4.2.2 由气压加速的有限厚度h下液膜的不稳定性61
4.2.3 总结62
4.3 R-T不稳定实验63
4.3.1 二维扰动下R-T不稳定性实验研究63
4.3.2 三维初始扰动单模实验66
参考文献78
第5章 其他雾化方式79
5.1 静电雾化79
5.1.1 应用背景79
5.1.2 静电喷雾的形成82
5.1.3 喷雾电流、液滴半径及液滴电荷83
5.1.4 Taylor半锥角的理论求解83
5.1.5 静电雾化的不同模式86
5.2 超声雾化90
5.2.1 超声雾化的应用背景90
5.2.2 超声雾化的基本原理91
5.2.3 声场中界面失稳理论95
5.2.4 超声雾化实验研究99
5.2.5 超声雾化喷嘴简介107
参考文献109
第6章 液滴运动学与动力学特性112
6.1 液滴在流场中的阻力112
6.2 液滴变形及其对阻力系数的影响115
6.3 液滴间相互作用对阻力系数的影响121
6.4 蒸发对液滴阻力系数的影响124
参考文献127
第7章 液滴碰撞131
7.1 液滴碰撞测试的实验方法和装置131
7.2 二元液滴碰撞中的现象137
7.2.1 不同粒径液滴的二元碰撞机制143
7.2.2 等粒径液滴的二元碰撞机制144
7.3 液滴碰撞的模拟方法146
7.3.1 连续介质流体力学的模拟方法146
7.3.2 晶格玻尔兹曼方法147
7.3.3 平滑粒子流体动力学模拟方法148
7.4 喷雾场中的液滴碰撞模拟方法149
参考文献153
第8章 液滴和喷雾撞壁157
8.1 液滴撞击干壁面157
8.2 液滴撞击湿壁面164
8.3 液滴撞击热壁面168
8.3.1 薄膜蒸发170
8.3.2 核态沸腾171
8.3.3 过渡沸腾172
8.3.4 薄膜沸腾172
8.4 喷雾撞壁175
8.4.1 Bai-Gosman（BG）模型176
8.4.2 Park-Watkins（PW）模型177
8.4.3 Stanton-Rutland（SR）模型178
8.4.4 Samenfink（S）模型179
8.4.5 Mundo（M）模型180
8.4.6 Marengo Tropea（MT）模型181
参考文献182
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| 內容試閱：
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前 言
雾化在工业生产和日常生活中有非常广泛的应用。雾化可以发生在极大的时空尺度内，包括宇宙和星系团等超大尺度内发生的爆炸、破裂等现象；也可以发生在极小的时空尺度下，包括DNA取样、电喷雾的离子发射模式、核裂变等多种场景。人们所熟知的长征火箭、洲际导弹、第五代歼击机、主战坦克中，雾化在动力系统中都占据着非常重要的地位，决定发动机燃烧室燃料是否充分混合、燃烧，对动力系统乃至总体系统的高效稳定运行有着举足轻重的作用。因此，本书主要面向能源动力专业的本科生和研究生，通过对喷雾机理、技术与应用的系统性阐述，加深学生对动力系统运行机理的认识，提高学生对能源动力系统的设计与改进能力。
雾化的主要机理是流体表面波的失稳破裂，对雾化的理论研究最早可追溯到1879年Rayleigh对液体射流不稳定性的系统性研究工作，近150年来，对于液体射流的不稳定性问题已经形成了比较完整的理论体系。然而，雾化是一个强非线性的过程，对雾化机理更清晰深入的认识、对雾化特性更精确的计算目前仍是一个亟待解决的科学问题。所幸，雾化与其他大多数流体力学典型问题相同，目前的发展状况仍是工程应用先于机理认识。以结构较为简单的压力旋流雾化喷嘴为例，其应用涉及航空航天、生物医学等重要领域，并且能获得非常稳定且均匀的喷雾，然而目前的理论尚未能对其雾化机理进行全面完整的揭示，数值模拟也难以对粒径进行准确的计算。事实上，技术应用和理论机理是并行的两个方面，二者无法完全同步，但是能够相互促进。因此，为了更完整、全面地介绍雾化这一物理过程，本书从雾化的机理、技术和应用3个方面对雾化进行系统性的描述，综合前人丰富的理论与实验研究成果，力求深入浅出地为读者展现雾化的基本原理，进一步从技术层面介绍不同雾化方式所对应的工程实践应用，最后针对液滴和喷雾场进行了详细的介绍。
在内容的编排上，本书的第 1 章是对液体雾化的概述，第 2～5 章主要针对 Kelvin- Helmholtz不稳定、Rayleigh-Plateau不稳定、Rayleigh-Taylor不稳定、电场力、参数共振等物理因素主导的雾化模式进行了机理性介绍，进一步给出相应喷嘴的设计方法及应用场景，第6～8章主要针对喷雾场，从理论、数值模拟和实验的角度对喷雾场宏观参数、液滴动力学特性、液滴相互作用、液滴的蒸发等喷雾场特性进行了全面的阐述。
本书由虞育松担任主编，贾伯琦担任副主编，参加本书撰写和校阅工作的还有侯阳阳、侯超然、燕专、蒋垚彬、刘晓丹、张书瑞、张少云、王志杰、牟越、陈菁、景双燕、陈怡娜等同学。
本书参考了雾化领域的一些优秀参考文献，在此对所有的原作者一并表示诚挚的感谢。
本书虽几经校核，但仍有疏漏和不当之处，恳请读者给予批评指正。
编 者
2024年5月
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