專利名稱：霧化沖擊射流中利用工況條件計算K數(shù)和We數(shù)的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于霧化噴涂領域，尤其涉及一種利用工況條件計算K數(shù)和We數(shù)的方法。
背景技術：
K數(shù)和We數(shù)是霧化沖擊射流中重要的無量綱參數(shù)，其值與液滴入射基板時的物 性，速度和粒徑大小相關，定義為<formula>formula see original document page 4</formula>其中
P工是液體粘性，4是液滴粒徑，Vl是液滴法向速度，P i是液體密度，o工是液體表面張力。 現(xiàn)有的研究表明K數(shù)和We數(shù)可用于劃分液滴撞擊基板后的碰撞效果。如基板是光滑無彈 性的，經(jīng)C. Mundo等人的實驗總結當We數(shù)小于5時，液滴反彈，當K數(shù)大于57. 7時，液滴 飛濺，當We數(shù)大于5且K數(shù)小于57. 7時，液滴附著沉淀。確定K數(shù)和We數(shù)的難點在于確 定液滴入射時的粒徑4和速度Vl，在霧化射流中液滴的粒徑和速度是由多種工況參數(shù)經(jīng)過 復雜的霧化過程共同決定的。如何根據(jù)工況參數(shù)來預測粒徑和速度的具體數(shù)值一直是霧化 射流領域里研究的重點和難點。此外，在霧化噴涂領域中， 一個能通過簡單估算大致判斷噴 涂效果的辦法在實際應用中易于采用，而現(xiàn)有的研究還尚未提出如何利用工況條件計算K 數(shù)和We數(shù)的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種霧化沖擊射流中利用工況條件 計算K數(shù)和We數(shù)的方法。 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的 —種霧化沖擊射流中利用工況條件計算K數(shù)和We數(shù)的方法，包括以下幾個步驟
(1)確認噴嘴類型和工況所在范圍。 (2)根據(jù)以下兩式得到液霧Sauter平均直徑和液霧平均速度。
<formula>formula see original document page 4</formula>
(3)根據(jù)以下兩式得到K數(shù)和We數(shù)。 計算所得We數(shù)和K數(shù)可用于判斷液滴撞擊理想平滑基板后的總體趨勢，當We數(shù) 小于5時，液滴反彈，當K數(shù)大于57. 7時，液滴飛濺，當We數(shù)大于5且K數(shù)小于57. 7時，液
滴附著沉淀。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供了通過工況條件預測We數(shù)和K數(shù)的經(jīng)驗公式， 該公式所需輸入?yún)?shù)易于在實際應用中獲得，且適用于不同工況，不同霧化液體，不同基板 的放置位置，具有較大的應用價值。此外通過計算判斷K數(shù)和We數(shù)的大小，本發(fā)明可以預 測霧化噴涂領域中霧化液滴撞擊理想平滑基板后的噴涂效果。
圖1是泡狀霧化噴嘴沖擊射流示意圖； 圖2是液滴撞擊基板的結果(a)反彈，(b)附著，(c)飛濺；
圖3是一次霧化和二次霧化模型流程圖； 圖4是霧化液滴平均粒徑SMD的計算結果和實驗數(shù)據(jù)及數(shù)值模擬的對比圖；
圖5是霧化液滴平均速度的計算結果和實驗數(shù)據(jù)的對比圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所針對的霧化噴嘴是泡狀霧化噴嘴，該噴嘴相比傳統(tǒng)的壓力噴嘴，兩相流 噴嘴，有著霧化質(zhì)量高、耗氣量小、霧化效果基本不受出口直徑影響等特點，可用于霧化高 粘液體。泡狀霧化噴嘴的霧化噴涂過程可以分成三個階段，如圖l(其中1，2分別是霧化所 需液體和氣體，3指基板，4是泡狀霧化噴嘴)，首先壓縮空氣以某種適當?shù)姆绞阶⑷氲揭后w 中，兩者在噴嘴混合室內(nèi)形成穩(wěn)定的泡狀兩相流動；在噴嘴出口處，由于氣泡對液體的擠壓 和剪切和膨脹破裂作用，液膜會破碎成為細微的液霧顆粒，這是一次霧化的過程；然后，這 些細微的液霧顆粒在湍動的射流氣流中是不穩(wěn)定的，在噴嘴中下游會發(fā)生碰撞、破碎、合并 等二次霧化過程；最終液滴將撞擊基板，液滴撞擊基板可能發(fā)生的三種情況(如圖2)有反 彈，附著和飛濺。如基板是光滑無彈性的，則液滴的撞擊結果取決于液滴的物性(密度，粘 度，表面張力)和入射時的法向速度及粒徑大小，可用無量綱數(shù)We數(shù)和K數(shù)加以判斷，We數(shù)
和K數(shù)的定義為^ = /￥//V,2/CT/ ， K^,25p"V,-GV/^v"5，其中h是液體粘性，4是
液滴粒徑，Vl是液滴法向速度，P i是液體密度，o工是液體表面張力。經(jīng)C. M皿do等人的實驗總結當We數(shù)小于5時，液滴反彈，當K數(shù)大于57. 7時，液滴飛濺，當We數(shù)大于5且K數(shù) 小于57.7時，液滴附著沉淀。 本發(fā)明所采用的方法基于以上分析，所用的數(shù)值模型框架如圖3所示，包括一次 霧化模型和二次霧化模型，其中一次霧化模型是基于L皿d所提出的SMD的經(jīng)驗公式(SMD 是所有液滴顆粒的體積和表面積之比，常用于霧化射流領域，表征平均粒徑)，假設一次霧 化過程起始于環(huán)狀的氣液形態(tài)，隨后經(jīng)歷了由環(huán)狀液膜破碎到柱狀液線，再由柱狀液線波 動破碎成小液滴碎片，最終每個碎片形成一個球狀液滴，其中認為柱狀液絲的直徑等于環(huán) 狀液膜的厚度。 一次霧化模型的建立是為了根據(jù)工況條件得到初始的顆粒平均粒徑，為二 次霧化的計算提供初始條件；二次霧化模型中，湍流場的計算采用k- e湍流模型，粒子計 算采用拉各朗日方法，建立了受力、碰撞、破碎三種粒子模型，由此模擬了軸對稱三維射流 的流動過程，其中粒子和流場為雙向耦合。粒子受到的外界作用力簡化為氣動力和重力。破 碎模型采用了適用于霧化噴流的CAB模型，碰撞模型考慮了液滴碰撞后合并和反彈兩種情 況。一次霧化模型和二次霧化模型均已經(jīng)實驗數(shù)據(jù)驗證，可用于模擬霧化射流過程。在此基 礎上，對影響霧化效果的工況參數(shù)逐一加以分析，取合理運行范圍內(nèi)的一組工況參數(shù)為基 準參數(shù)，通過大量數(shù)值模擬計算，將氣液質(zhì)量流量比，入射壓力，噴嘴直徑，液體流量，液體 粘性和表面張力等影響因素采用線性擬合的方式建立起與平均粒徑SMD之間的量化關系。 對于液滴平均速度的預測，采用了 Panchagnula和So jka提出的一維解析表達式來預測下 游區(qū)域顆粒的速度剖面。該式假設氣液兩相射流過程是一個單相多密度的湍動射流。借此 應用經(jīng)典的速度剖面公式加以修改來描述霧化液滴的速度分布。已知液滴速度和粒徑的數(shù) 值后，即可計算K數(shù)和We數(shù)，對噴涂效果的總體趨勢進行預測。
本發(fā)明采用的技術方案的主要步驟分別如下 第一步確認噴嘴類型和工況所在范圍。本發(fā)明中的公式只適用于泡狀霧化噴嘴， 且公式(1)， (7)， (8)中要求輸入?yún)?shù)在一定范圍內(nèi)，具體要求如下氣液質(zhì)量流量比ALR: 0. 04 0. 2 ;入射壓力Pin(g/cm *s2) :2X 106 8X 106 ;噴嘴直徑Dn。z(cm) :0. 05 0. 4 ;液
體質(zhì)量流量A, ( g" ):2 20;液體粘性y Jg/(cm s)) :0. 01 0. 4 ;液體表面張力
o Jg/s2) :20 72 ;噴嘴附近溫度氣壓為常溫常壓；霧化所用氣體為空氣。 第二步根據(jù)(1) ， (2)兩式計算液霧Sauter平均直徑SMD和液霧平均速度^ 。
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中ALR是氣液質(zhì)量流量比，無量綱；Pin是入射壓力，單位g/cm's2 ;Dn。z是噴嘴直
徑，單位CHI ; 是液體質(zhì)量流量，單位g/s ; il i是液體粘性，單位g/ (CHI S) ; O工是液體表
面張力，單位g/V; 。 y是液滴距噴嘴的軸向距離，單位cm。 Sauter平均直徑SMD指的是所有液滴體積之和和表面積之和之比，單位cm。
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，Pi是液體密度，Pe是噴嘴周圍氣體的密度，Pg是噴嘴內(nèi)部氣體的密 度，三者的單位均是g/cm3 ;x是噴嘴中心軸線的徑向距離，單位cm;b和13是無量綱數(shù)
b " 2. 6XALR+1. 75， " = 40x(4A,/兀Z)鵬/^)—°'" x ^Li °'15 ; sr是氣液滑移比，無量綱，可通
過以下方法計算獲得
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中R是氣體常數(shù)，其值為8. 314J K mol ;T是溫度，單位是K;a是空隙率，p 是氣體密度，C為常數(shù)，其值為1。通過聯(lián)立求解方程(3) (5)，可得Pg， a和sr的數(shù)值, 方程(3)中const指常數(shù)，方程(3)是由方程(6)積分所得<formula>formula see original document page 7</formula>
(6) 第三步根據(jù)(7)， (8)兩式計算K數(shù)和We數(shù)。實際噴涂中，噴嘴和基板之間的距離 一般大于lcm，以防止液霧速度過高產(chǎn)生飛濺現(xiàn)象。故公式(7)， (8)中要求軸向距離y需 大于lcm。
<formula>formula see original document page 7</formula>
<formula>formula see original document page 7</formula> ( 7 )
<formula>formula see original document page 7</formula>
『e"々,2/o",
<formula>formula see original document page 7</formula> 其中4是液滴平均粒徑，可由公式(1)中SMD代入；^是液滴平均速度，由公式(2) 中巧代入；計算所得We數(shù)和K數(shù)可用于判斷液滴撞擊理想平滑基板后的總體趨勢當We數(shù)小于5時，液滴反彈，當K數(shù)大于57. 7時，液滴飛濺，當We數(shù)大于5且K數(shù)小于57. 7時，液
滴附著沉淀。 以下結合實施例來說明本發(fā)明的有效性，由于公式(7)， (8)的有效性基于公式 (1)， (2)，如能驗證公式(1)， (2)即說明了本方法可用工況參數(shù)來計算K數(shù)和We數(shù)。
實施例1 :為說明公式(1)可預測霧化液滴的平均粒徑，取劉聯(lián)勝等2001年發(fā)表 在工程熱物理學報上的一組實驗數(shù)據(jù)進行驗證，其工況條件為Pin = 5X 106g/(cm *s2) ，ALR =0. 176，A = 2.5g/j ,D加z = 0. 2cm， ， y丄=0. 01g/(cm *s) ， o丄=71. 9g/s2， P丄=
lg/cm3霧化所用噴嘴為泡狀霧化噴嘴，噴嘴外部環(huán)境為常溫常壓，霧化所用氣體為空氣，符
合本發(fā)明的應用范圍，將工況參數(shù)帶入公式(1)中計算可得
、MZ)0 =26.11 _y 4 0
5MD(//m) = j (A:十絲+ 5MD。)x j; + SMD。 =—13.9807 xy+26.110<j;<lcm ,
&xj; + M: = 1.0013x j; + 11.128 lcm2少S20cm 其中為書寫簡捷，SMD的單位為ym。由圖4可知是該公式計算所得曲線和實驗數(shù) 據(jù)及數(shù)值模擬結果較為吻合，能很好的預測平均粒徑沿軸向的變化趨勢。
實施例2 :為說明公式(2)可預測霧化液滴的平均速度，取M. V. Panchag皿1 a 等1999年發(fā)表于Fuel雜志的 一 組實驗數(shù)據(jù)進行驗證，其工況條件為ALR = 0. 1， w二30g/s , Dnoz = 0. 3cm， ii! = 9g/(cm s) ， o ! = 67g/s2， P ! = 1. 2g/cm3，經(jīng)計算可 得b " 2.6XALR+1.75 = 2. 01，々=40x(4A,/^) 。入)_。.37 x^L/ 。'5 =10.62 ，聯(lián)立求解方程 (3) (5)，可得P g = 1. 684X 10—3g/cm3， a = 0. 79， sr = 28. 11，帶入公式(2)中得 ^ = "853.75 x [2/(嚴62力+ e-i,々)]2 /y 。圖5是計算所得曲線和實驗數(shù)據(jù)的對比，其中(a) 中軸向距離y = 30cm， (b)中y = 40cm， (c)中y = 45cm。由圖5可知是公式(2)的計算 結果與實驗結果符合較好，可用于預測平均粒徑沿軸向的變化趨勢。 實施例1和實施例2驗證了本發(fā)明中公式(1) ， (2)的有效性，進而說明本發(fā)明的 有效性。 上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和 權利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種霧化沖擊射流中利用工況條件計算K數(shù)和We數(shù)的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)確認噴嘴類型和工況所在范圍。(2)根據(jù)以下兩式得到液霧Sauter平均直徑SMD和液霧平均速度 <mrow><msub> <mover><mi>V</mi><mo>‾</mo> </mover> <mi>l</mi></msub><mo>=</mo><mi>b</mi><msqrt> <mfrac><mn>4</mn><mi>π</mi> </mfrac></msqrt><mfrac> <msub><mover> <mi>m</mi> <mo>·</mo></mover><mi>l</mi> </msub> <mrow><msub> <mi>ρ</mi> <mi>l</mi></msub><msub> <mi>D</mi> <mi>noz</mi></msub><mi>y</mi> </mrow></mfrac><msqrt> <mfrac><msub> <mi>ρ</mi> <mi>l</mi></msub><msub> <mi>ρ</mi> <mi>e</mi></msub> </mfrac> <mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>ALR</mi><mo>×</mo><mi>sr</mi><mo>)</mo> </mrow></msqrt><msqrt> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>ρ</mi><mi>l</mi> </msub> <mo>×</mo> <mi>ALR</mi></mrow><mrow> <msub><mi>ρ</mi><mi>g</mi> </msub> <mo>×</mo> <mi>sr</mi></mrow> </mfrac></msqrt><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mn>2</mn> <mrow><mmultiscripts> <mrow><mi>β</mi><mfrac> <mi>x</mi> <mi>y</mi></mfrac> </mrow> <mrow><mo>+</mo><mi>e</mi> </mrow> <none/> <mprescripts/> <mi>e</mi> <none/></mmultiscripts><mo>-</mo><mi>β</mi><mfrac> <mi>x</mi> <mi>y</mi></mfrac> </mrow></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>.</mo> </mrow>(3)根據(jù)以下兩式獲取K數(shù)和We數(shù)。
<mrow><mi>K</mi><mo>=</mo><msup> <msub><mi>μ</mi><mi>l</mi> </msub> <mrow><mo>-</mo><mn>0.25</mn> </mrow></msup><msup> <msub><mi>ρ</mi><mi>l</mi> </msub> <mn>0.75</mn></msup><msup> <msub><mi>σ</mi><mi>l</mi> </msub> <mrow><mo>-</mo><mn>0.5</mn> </mrow></msup><msup> <msub><mi>d</mi><mi>l</mi> </msub> <mn>0.75</mn></msup><msup> <msub><mi>v</mi><mi>l</mi> </msub> <mn>1.25</mn></msup> </mrow> <mrow><mo>=</mo><msup> <msub><mi>μ</mi><mi>l</mi> </msub> <mrow><mo>-</mo><mn>0.25</mn> </mrow></msup><mo>×</mo><msup> <msub><mi>ρ</mi><mi>l</mi> </msub> <mn>0.75</mn></msup><mo>×</mo><msup> <msub><mi>σ</mi><mi>l</mi> </msub> <mrow><mo>-</mo><mn>0.5</mn> </mrow></msup><mo>×</mo><mo>[</mo><msup> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mn>1.103</mn> <mo>×</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mi>ALR</mi><mn>0.12</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mrow> <mo>-</mo> <mn>0.218</mn></mrow> </msup> <mo>×</mo> <mi>y</mi> <mo>+</mo> <mn>14.72</mn> <mo>×</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mi>ALR</mi><mn>0.12</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mrow> <mo>-</mo> <mn>0.3952</mn></mrow> </msup> <mo>×</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><msub> <mi>μ</mi> <mi>l</mi></msub><mn>0.2</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mn>0.1571</mn> </msup> <mo>×</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><msub> <mi>σ</mi> <mi>l</mi></msub><mn>46</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mn>0.8199</mn> </msup> <mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><msup> <mn>10</mn> <mrow><mo>-</mo><mn>4</mn> </mrow></msup><mo>]</mo> </mrow> <mn>0.75</mn></msup><mo></mo> </mrow> <mrow><mo>×</mo><msup> <mrow><mo>[</mo><mi>b</mi><msqrt> <mfrac><mn>4</mn><mi>π</mi> </mfrac></msqrt><mfrac> <msub><mover> <mi>m</mi> <mo>·</mo></mover><mi>l</mi> </msub> <mrow><msub> <mi>ρ</mi> <mi>l</mi></msub><msub> <mi>D</mi> <mi>noz</mi></msub><mi>y</mi> </mrow></mfrac><msqrt> <mfrac><msub> <mi>ρ</mi> <mi>l</mi></msub><msub> <mi>ρ</mi> <mi>e</mi></msub> </mfrac> <mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>ALR</mi><mo>×</mo><mi>sr</mi><mo>)</mo> </mrow></msqrt><msqrt> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>ρ</mi><mi>l</mi> </msub> <mo>×</mo> <mi>ALR</mi></mrow><mrow> <msub><mi>ρ</mi><mi>g</mi> </msub> <mo>×</mo> <mi>sr</mi></mrow> </mfrac></msqrt><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mn>2</mn> <mrow><msup> <mi>e</mi> <mrow><mi>β</mi><mfrac> <mi>x</mi> <mi>y</mi></mfrac> </mrow></msup><mo>+</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><mi>β</mi><mfrac> <mi>x</mi> <mi>y</mi></mfrac> </mrow></msup> </mrow></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>]</mo> </mrow> <mn>1.25</mn></msup> </mrow> <mrow><mi>We</mi><mo>=</mo><msub> <mi>ρ</mi> <mi>l</mi></msub><msub> <mi>d</mi> <mi>l</mi></msub><msup> <msub><mi>v</mi><mi>l</mi> </msub> <mn>2</mn></msup><mo>/</mo><msub> <mi>σ</mi> <mi>l</mi></msub> </mrow> <mrow><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>ρ</mi><mi>l</mi> </msub> <msub><mi>σ</mi><mi>l</mi> </msub></mfrac><mo>×</mo><mo>[</mo><mrow> <mrow><mo>(</mo><mn>1.103</mn><mo>×</mo><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mi>ALR</mi> <mn>0.12</mn></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>-</mo><mn>0.218</mn> </mrow></msup><mo>×</mo><mi>y</mi><mo>+</mo><mn>14.72</mn><mo>×</mo><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mi>ALR</mi> <mn>0.12</mn></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>-</mo><mn>0.3952</mn> </mrow></msup><mo>×</mo><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <msub><mi>μ</mi><mi>l</mi> </msub> <mn>0.2</mn></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>0.1571</mn></msup><mo>×</mo><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <msub><mi>σ</mi><mi>l</mi> </msub> <mn>46</mn></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>0.8199</mn></msup><mo>)</mo> </mrow> <mo>×</mo> <msup><mn>10</mn><mrow> <mo>-</mo> <mn>4</mn></mrow> </msup> <mo>]</mo></mrow><mo></mo> </mrow> <mrow><mo>×</mo><msup> <mrow><mo>[</mo><mi>b</mi><msqrt> <mfrac><mn>4</mn><mi>π</mi> </mfrac></msqrt><mfrac> <msub><mover> <mi>m</mi> <mo>·</mo></mover><mi>l</mi> </msub> <mrow><msub> <mi>ρ</mi> <mi>l</mi></msub><msub> <mi>d</mi> <mn>0</mn></msub><mi>y</mi> </mrow></mfrac><msqrt> <mfrac><msub> <mi>ρ</mi> <mi>l</mi></msub><msub> <mi>ρ</mi> <mi>e</mi></msub> </mfrac> <mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>ALR</mi><mo>×</mo><mi>sr</mi><mo>)</mo> </mrow></msqrt><msqrt> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>ρ</mi><mi>l</mi> </msub> <mo>×</mo> <mi>ALR</mi></mrow><mrow> <msub><mi>ρ</mi><mi>g</mi> </msub> <mo>×</mo> <mi>sr</mi></mrow> </mfrac></msqrt><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mn>2</mn> <mrow><msup> <mi>e</mi> <mrow><mi>β</mi><mfrac> <mi>x</mi> <mi>y</mi></mfrac> </mrow></msup><mo>+</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><mi>β</mi><mfrac> <mi>x</mi> <mi>y</mi></mfrac> </mrow></msup> </mrow></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>]</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>.</mo> </mrow>計算所得We數(shù)和K數(shù)可用于判斷液滴撞擊理想平滑基板后的總體趨勢，當We數(shù)小于5時，液滴反彈，當K數(shù)大于57.7時，液滴飛濺，當We數(shù)大于5且K數(shù)小于57.7時，液滴附著沉淀。FSA00000059137600011.tif
2. 根據(jù)權利要求1所述霧化沖擊射流中利用工況條件計算K數(shù)和We數(shù)的方法其特 征在于，所述步驟(1)中需確認的噴嘴類型是泡狀霧化噴嘴，且步驟(2)中SMD的公式有 一定的適用范圍，具體如下氣液質(zhì)量流量比ALR :0. 04 0. 2 ;入射壓力Pin(g/cm s2): 2X 106 8X 106 ;噴嘴直徑Dn。z(cm) :0. 05 0. 4 ;液體質(zhì)量流量^ (g/s) :2 20 ;液體粘 性P Jg/(cm s)) :0. 01 0. 4 ;液體表面張力o Jg/s2) :20 72 ;噴嘴附近溫度氣壓為 常溫常壓；霧化所用氣體為空氣。
3. 根據(jù)權利要求1所述霧化沖擊射流中利用工況條件計算K數(shù)和We數(shù)的方法其特征 在于，步驟(2)中巧的公式Pi是液體密度，Pe是噴嘴周圍氣體的密度，Pg是噴嘴內(nèi)部氣 體的密度，三者的單位均是g/cm3 ;x是噴嘴中心軸線的徑向距離，單位cm ; 13和b是無量綱數(shù)，定義為/<formula>formula see original document page 3</formula>是氣液滑移比，無〗綱，可通過以下方法計算獲得<formula>formula see original document page 3</formula>其中，R是氣體常數(shù)，其值為8. 314J K mol ;T是溫度，單位是K ; a是空隙率；C為常 數(shù)，其值為1 ;const指常數(shù)。通過聯(lián)立求解上述三個方程，可得P g， a和sr的數(shù)值。
4. 根據(jù)權利要求l所述，霧化沖擊射流中利用工況條件計算K數(shù)和We數(shù)的方法其特征 在于步驟(2)、 (3)中所用的量綱制是cm， g， s。其中ALR是氣液質(zhì)量流量比，無量綱；Pin 是入射壓力，單位g/cm s2 ;Dn。z是噴嘴直徑，單位cm ;內(nèi)是液體質(zhì)量流量，單位g/s ; y工是 液體粘性，單位g/ (cm s) ; o i是液體表面張力，單位g/s2 ;y是液滴距噴嘴的軸向距離，單 位cm。 Sauter平均直徑SMD指的是所有液滴體積之和和表面積之和之比，單位cm。
5. 根據(jù)權利要求1所述，霧化沖擊射流中利用工況條件計算K數(shù)和We數(shù)的方法其特 征在于，步驟(3)中要求軸向距離y需大于lcm，其中是液滴平均粒徑，由步驟(2)中的 SMD公式代入；Vl是液滴平均速度，由步驟(2)中的巧公式代入。
全文摘要
本發(fā)明公開了一個霧化沖擊射流中利用工況條件計算K數(shù)和We數(shù)的方法，本方法將K數(shù)，We數(shù)和工況條件的關系轉(zhuǎn)換為基板附近平均粒徑及平均法向速度和工況條件的關系，針對泡狀霧化噴嘴，對各個運行參數(shù)和液體物性參數(shù)對霧化效果的影響運用線性擬合的方式逐一加以量化，建立起液滴平均粒徑的量化表達式和液滴平均速度的解析表達式，從而最終將K數(shù)和We數(shù)用運行參數(shù)和液體物性參數(shù)加以表示。本發(fā)明可用于計算不同工況和多種液體物性條件下基板放置于不同位置時的K數(shù)和We數(shù)，進而判斷霧化液滴撞擊理想平滑基板的狀態(tài)是粘貼，反彈還是飛濺。本發(fā)明可應用于霧化噴涂領域，適用于不同霧化液體，方便有效地根據(jù)初始工況參數(shù)預測及優(yōu)化最終噴涂效果。
文檔編號G06F19/00GK101794353SQ201010127809
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權日2010年3月19日
發(fā)明者林建忠, 熊紅兵, 錢麗娟 申請人:中國計量學院