Генезис аэрозолей при ударно-волновом распылении и ультразвуковом воздействии

• Автор: Кудряшова, Ольга Борисовна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 257 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1 ГЕНЕЗИС АЭРОЗОЛЕЙ
1.1 Методы генерации аэрозолей. Основные закономерности
распыливания жидкостей
1.1.1 Распыление жидкости центробежными форсунками
1.1.2 Метод импульсного (взрывного) диспергирования аэрозоля
1.2 Распад жидких струй
1.2.1 Формирование капель при распылении
1.2.2 Вторичное дробление капель
1.3 Роль кавитации в процессе ударно-волновой генерации аэрозоля
1.3.1 Пузырьковая кавитация (физика состояния реальных жидкостей)
1.3.2 Математическая модель кавитирующей жидкости
1.3.3 Регистрация кавитационной фрагментации
1.3.4 Физическая модель «мгновенной» фрагментации. Энергетический предел кавитационного разрушения
1.3.5 Поведение кавитационного пузырька в ударной волне
1.4 Распространение в пространстве аэрозолей под действием расширения продуктов детонации
1.5 Эволюция аэрозолей. Коагуляция и осаждение, предложенный автором подход к учету испарения в эволюции аэрозолей
1.5.1 Взаимодействие капель при столкновении
1.5.2 Механизмы акустической коагуляции аэрозолей
1.5.3 Ультразвуковая коагуляция
1.5.4 Предложенный автором подход к определению ядра уравнения Смолуховского в случае ультразвукового воздействия
1.6 Использование аэрозолей
1.6.1 Использование аэрозолей при пожаротушении
1.6.2 Использование аэрозолей в медицине

1.6.3 Использование аэрозолей для дезинфекции и дезинсекции
1.6.4 Использование аэрозолей в сельском хозяйстве
Выводы по первой главе
2 РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОЗОЛЕЙ
2.1 Характеристики отдельных частиц и их совокупности
2.2 Основные понятия оптики аэрозолей
2.3 Оптические методы, основанные на обратных задачах оптики аэрозолей
2.3.1 Общая характеристика обратных задач оптики аэрозолей
2.3.2 Методы измерения функции распределения
2.3.3 Метод измерения среднего размера и концентрации частиц.
2.4 Методы измерения концентрации частиц
2.5 Турбидиметрический высокоселективный метод восстановления функции распределения по размерам и концентрации частиц аэрозоля. Математическая модель
2.6 Особенности оптических методов определения дисперсности. Обоснование выбора методов
2.7 Программно-аппаратный измерительный комплекс для определения параметров аэрозолей
2.7.1 Скоростная видеорегистрация
2.7.2 Регистрация зондирующего излучения
2.7.3 Синхронизация оборудования
2.7.4 Программный комплекс (разработан с участием автора)
2.7.5 Совместное использование измерительного комплекса и установки ЛИД-2 М
2.7.6 Измерительная установка ЛИД-2М
2.7.7 Дальнейшее развитие разработанного комплекса
Выводы по второй главе
3 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ГЕНЕЗИСА АЭРОЗОЛЯ

3.1 Физико-математическая модель ударно-волновой генерации. Роль кавитации
3.1.1 Принципиальная конструкция ударно-волнового генератора аэрозолей
3.1.2 Развитие кавитации
3.1.3 Разрушение кавитационных пузырьков и образование мелкодисперсного аэрозоля; функция распределения капель по размерам
3.1.4 Численные оценки
3.1.5 Принципиальная конструкция центробежного импульсного распылителя
3.1.6 Подходы к определению дисперсности аэрозоля. Влияние кавитации на конечную дисперсность
3.1.7 Модельные расчеты и сравнение с экспериментом
3.1.8 Критерии подобия и их влияние на параметры распыления
3.1.9 Механизм образования капель и дисперсность аэрозоля. Критерий ¥о
3.1.10 Физико-математическая модель испарения капель
3.2 Физико-математическая модель коагуляции аэрозоля
3.2.1 Учет испарения в модели коагуляции
3.2.2 Уравнения в безразмерном виде
3.2.3 Критерии подобия и их влияние на процесс коагуляции аэрозоля
3.2.4 Физико-математическая модель ультразвуковой коагуляции
3.2.5 Коагуляция двухфазного аэрозоля
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ГЕНЕЗИСА МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ
4.1 Экспериментальное определение параметров аэрозолей, полученных
импульсным способом
4.1.1 Дисперсность частиц
4.1.2 Концентрация частиц
4.1.3 Динамика развития факела распыла

I II III IV
I - релеевский режим дробления; II - волнообразное разбиение; III - волнообразный тип разбиения с влиянием сил аэродинамического трения воздуха;
IV - распыление.
Рисунок 1.2 - Режимы разбиения струи круглого сечения в неподвижном
воздухе
С ростом числа Вебера в разбиении начинают преобладать аэродинамические силы, а вклад сил поверхностного натяжения уменьшается.
Для случая импульсного распыления скорость потока составляет около 100-200 м/с — преобладает IV режим. При высоких скоростях истечения струя распадается на множество тонких пленок перемешанных с тончайшими шевронообразными (в форме колоса или елки) связками жидкости, которые по мере взаимодействия с окружающим воздухом распадаются на мелкие капли.